Вся сталь имеет модуль Юнга 200 ГПа (29 000 тыс.фунтов / кв.дюйм) (это наклон прямой части графика). Предельная сила составляет от 300 до 400 МПа (взгляд графика), а выход обычно составляет около 200 МПа (где прямая становится изогнутой).
В тестовой машине вы можете растянуть и сжать стальной стержень вверх и вниз по этой прямой части графика навсегда (ну, усталость наступит). Но как только вы попадете в изогнутую часть, разгрузка пойдет по другому пути (см. Пунктирную линию).
Для структурных целей предел текучести является ограничивающим фактором. Другими словами, вы хотите, чтобы ваш дизайн был полностью ограничен эластичной (прямой) областью диаграммы Напряжение / Напряжение. Если вы идете в пластиковую область, вы постоянно деформируете материал. (Хотя авиаконструкторы хорошо разбираются в пластиковом регионе по соображениям веса).
Единственная причина, по которой стоит купить нержавеющую сталь, заключается в том, что вам нужно свойство нержавеющей стали (т.е. отделочные работы). Это слишком дорого. Для большинства целей достаточно нормальных мер защиты от ржавчины (таких как надлежащее покрытие и обслуживание краски или даже хромирование готовых поверхностей). Нержавеющая сталь имеет более низкий модуль Юнга и будет деформироваться больше при низких нагрузках. Тем не менее, эта «растягиваемость» делает его намного жестче (но не сильнее!). Подумайте о том, чтобы привязать сухую веточку к зеленой.
Твердость не имеет значения для структурных целей. Это становится фактором в производстве инструмента и конструкции станка, но не для простых нагрузок.
РЕДАКТИРОВАТЬ:
Жесткость / Эластичность.
Сначала нам нужно определить деформацию как (длина деформации) / (исходная длина). Это безразмерная величина, но вы можете использовать мм / мм или в / в, если хотите так думать. Вы также можете думать об этом как% stretch / 100 (то есть измеряется как PerUnit, а не PerCent - основание 1, а не 100)
Теперь мы определяем напряжение как приложенную силу по площади поперечного сечения. Думаю об этом. Чем больше сила, тем больше растяжка. Чем толще планка, тем больше сопротивление растяжению. Таким образом, стресс является комбинацией этих двух факторов.
Уравнением деформации является Напряжение = E * Напряжение, где E - Модуль Юнга, или Модуль упругости. Он имеет единицы давления - обычно выражается в ГПа (кн / мм ^ 2) или в кпи (фунт-фунт-сила на квадратный дюйм).
Таким образом, длина провода 1 мм ^ 2 удвоится, если он нагружен силой 200 кН - на самом деле он будет значительно раньше.
Изгиб:
Это сложно, и нам нужно выяснить второй момент площади поперечного сечения. Для прямоугольника это I = bh ^ 3/12, где b - горизонтальное измерение, а h - вертикальное измерение. Это предполагает, что нагрузка вниз. Если вы загружаете горизонтально, определите вертикальное и горизонтальное с точки зрения направления силы.
Теперь нам нужно построить функцию загрузки. Это математическая функция, которая определяет силу в каждой точке балки.
Интегрируйте эту функцию. Результатом является функция сдвига.
Интегрируйте это снова. Результатом является функция изгибающего момента.
Умножьте его на 1 / EI (модуль Юнга * Момент инерции). Этот коэффициент учитывает свойство материала и свойство геометрической формы.
Интегрируйте это снова. Результатом является функция угла отклонения (в радианах)
Интегрируйте это снова. Результатом является абсолютная функция отклонения. Теперь вы можете подключить x (расстояние от источника) и получить отклонение в любых единицах измерения, с которыми вы работали.