Young modülünü iyi bilmek ve ba?l?k ?ubu?undaki bu soruyu cevaplamak i?in malzemelerin nas?l elastikiyet kazand???n? dü?ünmemiz gerekir.

Metal malzemeler i?in, i?lerinin atomlardan olu?tu?unu, bir?ok atomun düzenli olarak kristaller olu?turacak ?ekilde düzenlendi?ini ve bir?ok tanenin genellikle g?rdü?ümüz metali olu?turmak üzere bir araya getirildi?ini biliyoruz.

Esneklik, taneler aras?ndaki etkile?imden mi gelir? A??k?as? hay?r, ?ünkü hem tek kristal hem de amorf esnekli?e sahiptir.

Bu nedenle, esneklik muhtemelen atomlar aras?ndaki etkile?imden gelir.

Mümkün oldu?unca basit ve kullan??l? olmak i?in karma??k kavramlar? veya matematiksel formülleri kullanmamaya ?al???yoruz. ile ba?layal?m?en basit iki atomlu model.

Young modülünün iki atomlu modeli

?ki atomlu model: ?ki atom aras?ndaki etkile?im, potansiyel fonksiyonla (k?rm?z? ?izgi) tan?mlanabilir. Yatay eksen iki atom aras?ndaki “r” mesafesidir ve dikey eksen U(r) potansiyel enerjisidir; Etkile?im kuvveti (ye?il hat), potansiyel fonksiyon türetilerek elde edilebilir. ?ki atom aras?nda, etkile?im kuvveti F = 0 ve potansiyel enerjinin en dü?ük oldu?u bir denge konumu r0r_ {0} oldu?unu belirtmekte fayda var; Yani bu pozisyondan ??kt???n?zda sa?da solda da olsa onu geri ?ekmeye ?al??an bir kuvvet olacakt?r.

Bir yay gibi, do?al halde b?yle bir denge pozisyonu vard?r. Yay? s?ksan?z da gerseniz de, elinizi b?rakt?ktan sonra hala orijinal konumuna geri d?ner.

Atom seviyesinden esnekli?in kayna?? budur!

Tabii ki, ger?ek metallerin veya di?er malzemelerin i?inde bir?ok atom bulunur. Bu atomik etkile?imler basit?e bir ?ift atomik etkile?imin üst üste binmesi olarak anla??labilir.

Young modülü ve di?er parametreler aras?ndaki ili?kinin analizi

Genel olarak, bu potansiyel fonksiyonun a?a??daki forma sahip oldu?unu varsayabiliriz:

Yukar?daki fonksiyon, denge konumu R0R_ olan d?rt de?i?ken parametreye sahiptir.{0}, Teklif enerjisi U0U_{0}, ve parametreleri N ve M. Yukar?daki parametreler farkl? Atom türleri i?in de?i?iklik g?sterebilir.

?imdi bu iki atomu ba??ms?z bir sistem olarak al?yoruz ve onlar? geriyoruz veya s?k??t?r?yoruz.

Denge konumuna yak?n iki atom aras?ndaki mesafeyi de?i?tirmek i?in uygulanacak F kuvveti

Young modülüne kar??l?k gelmek i?in, onu σ= E ε Formuna ?evirmemiz, her iki taraf? da bir r02r_ {0} ^ {2} ile b?lmemiz ve yukar?daki formülü yerine koymam?z ve ?al???yormu? gibi yapmam?z gerekir:

??züm

Yani, Young modülü E esas olarak N, m, u0u_ {0}、r0r_ {0}'den etkilenir. Atomik türler ve s?cakl?k bu parametreleri etkileyebilir. Farkl? atom türlerinin etkisi a??kt?r ve tüm parametreler de?i?ecektir. S?cakl???n etkisi daha az belirgin g?rünüyor.

S?cakl???n etkisini g?zlemlemek i?in potansiyel fonksiyon e?risinin kendisine geri d?nmeliyiz. Potansiyel fonksiyonu mükemmel bir simetrik e?ri olmad??? i?in, s?cakl?k yükseldi?inde, atomun daha kuvvetli hareket etti?i ve termal genle?me ve so?uk büzülme gibi hareket aral???n?n daha büyük oldu?u anlam?na gelir. Bu s?rada, a?a??daki ?ekilde ye?il ?izgi ile g?sterildi?i gibi, r0r_ {0} bakiye konumu dengelenecektir.

Atomlar?n her zaman hareket halinde oldu?u kan?tlanabilir. S?cakl?k yüksek oldu?unda, denge konumu r0r_ {0} büyüdük?e malzemenin hacmi artar ve gencin modülü azal?r.

?lk sorumuza d?nersek, farkl? ?elik kalitelerindeki demir atomlar?n?n say?s? 90%'den fazlas?n? a??klayabilir. Saf demir ile kar??la?t?r?ld???nda bile, atomlar aras?ndaki etkile?im kuvveti büyük ?l?üde de?i?mez, bu nedenle gen? modülü ala??m bile?iminin de?i?iminden pek etkilenmez; Benzer ?ekilde, mikroyap? de?i?iklikleri veya i? sertle?mesi ne olursa olsun, atomlar?n yeniden düzenlenmesi atomlar aras?ndaki kuvveti de?i?tirmez, dolay?s?yla gencin modülünü etkilemez.

Young modülüne ek olarak, erime noktas?, termal genle?me katsay?s? ve mükemmel kristalin gerilme mukavemeti gibi fiziksel nicelikler de bu modelden türetilebilir.

Gen?lerin yüksek elastik durumdaki kau?u?un modülünün s?cakl???n artmas?yla artmas? anormal fenomenine gelince, bunun nedeni kau?u?un elastikiyet kayna??n?n geleneksel malzemelerinkinden farkl? olmas?d?r.