Удельный модуль
Удельный модуль — это свойство материала, состоящее из модуля упругости на массовую плотность материала. Он также известен как отношение жесткости к весу или удельная жесткость . Материалы с высоким удельным модулем находят широкое применение в аэрокосмической промышленности, где требуется минимальный вес конструкции. Анализ размерностей дает единицы измерения квадрата расстояния на квадрат времени. Уравнение можно записать так:
где – модуль упругости , – плотность.
Полезность конкретного модуля заключается в поиске материалов, которые будут создавать конструкции с минимальным весом, когда основным ограничением конструкции является прогиб или физическая деформация, а не нагрузка при разрушении - это также известно как конструкция, «управляемая жесткостью». Жесткость многих обычных конструкций зависит от большей части их использования, например, крылья самолетов, мосты, мачты и велосипедные рамы.
Чтобы подчеркнуть суть, рассмотрим вопрос выбора материала для постройки самолета. Алюминий кажется очевидным, потому что он «легче», чем сталь, но сталь прочнее алюминия, поэтому можно представить себе использование более тонких стальных компонентов для снижения веса без ущерба для (прочности на растяжение). Проблема с этой идеей заключается в том, что жесткость будет существенно снижена, что позволит, например, крыльям неприемлемо изгибаться. Поскольку именно жесткость, а не прочность на растяжение, определяет такое решение для самолетов, мы говорим, что они определяются жесткостью.
Детали соединения таких конструкций могут быть более чувствительными к проблемам прочности (а не жесткости) из-за воздействия концентраторов напряжения .
Удельный модуль не следует путать с удельной прочностью , термином, который сравнивает прочность с плотностью.
