วันเสาร์ที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2552

ความเครียด

ความเครียด
ความเครียด (Stain) เป็นความเครียดที่ปรากฏภายใต้แรงที่มากระทำต่อเนื้อของวัสดุ จนวัสดุเกิดรับแรงนั้นใว้ไม่ใหว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างไปในทิศทางของแรงที่มากระทำ เช่น เกิดการยืดตัวออก (Elongation) หรือหดตัวเข้า (Contraction)โดยแบ่งชนิดของความเครียดได้เป็นดังนี้ คือ

1.Tensile Stain หมายถึง ความเครียดแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน

2.Compressive Stain หมายถึงความเครียดแรงกด หรือ ความเครียดแรงอัด

3.Shear Stain หมายถึงความเครียดแรงเฉือน เป็นความเครียดที่เกิดจาก Shear Force

ความเค้น (Stress) ความเค้น = แรง ( F ) พื้นที่หน้าตัด (Ao)

ความเครียด (strain) ความเครียด = ความยาวที่เปลี่ยนไป (l-lo) ความยาวเดิม (lo)

สรป

มอดูลัส ความเค้น ความเครียด
ค่าความเค้นดึง และความเค้นอัด มีค่าเท่ากับแรงต่อหน่วยพื้นที่ ส่วน

ค่าความเครียดมีค่าเท่ากับ ระยะที่ยืดหารด้วยความยาวเดิม ระยะยืดเท่ากับความยาวใหม่ลบด้วยความยาวเดิม


ความเค้น = แรง / พื้นที่ตั้งฉากกับแนวแรง N/ตารางmm.


ความเค้นจึงสนใจเฉพาะแรงกับพื้นที่หน้าตัด ส่วนความเครียดสนใจเฉพาะรูปร่างที่เปลี่ยนแปลงไปเท่านั้นและที่ความเครียดไม่มีหน่วยเพราะเป็นการหารกันของความยาวกับความยาว หน่วยจึงตัดกันหมดไป
ส่วนค่า Young modulus คือค่าความยืดหยุ่นของวัสดุ มีค่าเท่ากับอัตราส่วนระหว่างความเค้นต่อความเครียด เป็นค่าที่บ่งบอกถึงความยืดหยุ่นของวัสดุชนิดต่างๆเมื่อมีความเค้น ว่าจะยืดเท่าไร อธิบายง่ายๆคือ ระหว่างเหล็ก กับอลูมิเนียม เมื่อมีความเค้นเท่ากัน ระยะยืดย่อมไม่เท่ากัน จึงทำให้เครียดไม่เท่ากัน และ Young modulus ก็ไม่เท่ากันด้วย

มอดูลัสของยัง (Young's modulus)

มอดูลัสของยัง (Young's modulus)
มอดูลัสของยัง (Young's modulus) หรือ มอดูลัสของสภาพยืดหยุ่น (modulus of elasticity หรือ elastic modulus) เป็นค่าบอกระดับความแข็งแกร่งของวัสดุ ค่ามอดูลัสของยังหาจาก ค่าลิมิดของอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเค้น( stress ) ต่อ ความเครียด ( strain ) ที่ค่าความเค้นน้อย สามารถหาจากความชัน ของ กราฟความสัมพันธ์ ความเค้น-ความเครียดที่ได้จาก การทดลองดึง ค่ามอดูลัสของยัง ตั้งชื่อตาม ชาวอังกฤษ โทมัส ยัง ซึ่งเป็นทั้งนักฟิสิกส์ แพทย์ แพทย์นรีเวช และผู้ที่ศึกษาวิชาเกี่ยวกับวัฒนธรรมและวัตถุโบราณของอียิปต์
หน่วย SI ของมอดูลัสของสภาพยืดหยุ่น คือ ปาสกาล (pascal)
ค่ามอดุลัสของยัง นั้นมีประโยชน์ใช้ในการคำนวณพฤติกรรมในการรับแรงของวัสดุ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ในการคาดคะเน ความยืดของลวดในขณะรับแรงดึง หรือคำนวณระดับแรงดันที่กดลงบนแท่งวัสดุ แล้วทำให้แท่งวัสดุยวบหักลง ในการคำนวณจริงอาจมีค่าอื่นๆ เกี่ยวข้องด้วย เช่น มอดูลัสของแรงเฉือน (shear modulus) ความหนาแน่น
การคำนวณ
มอดุลัสของสภาพยืดหยุ่น หาได้จากการหาร ค่าความเค้น ด้วย ค่าความเครียด
Y = ความเค้น/ความเครียด = σ/ε = (F ÷A)/(∆L ÷L) = (F.L)/(A.∆L )
โดย ค่า
Y = มอดูลัสของยัง มีหน่วยเป็น ปาสกาล (Pa) หรือ นิวตันต่อตารางเมตร (N/m^2)
σ = ความเค้นตามยาว
ε = ความเครียดคามยาว
F = แรง ในหน่วย นิวตัน
A = พื้นที่หน้าตัดรับแรง ในหน่วย ตารางเมตร
∆L = ส่วนที่ยืดออกของวัสดุ ในหน่วย เมตร
L = ความยาวปกติของวัสดุ ในหน่วย เมตร