Modul savijanja je mjera kako će se određeni materijal naprezati i potencijalno čak i deformirati kada se na njega primijeni težina ili sila. Ovo je važan izračun u inženjerskim i arhitektonskim područjima, budući da graditeljima i dizajnerima govori o maksimalnoj težini koju različiti materijali mogu podnijeti. Izračuni često oblikuju izbore napravljene u izgradnji i dizajnu svega, od nebodera i domova do industrijskih strojeva, automobila i osnovnih potrošačkih uređaja. Kao rezultat toga, igra važnu ulogu u civilnom, mehaničkom i zrakoplovnom inženjerstvu i dizajnu, te se često koristi za odabir ispravnih materijala za dijelove koji će izdržati opterećenja bez savijanja ili savijanja.
Razlike u materijalu
U osnovi, izračun opisuje sposobnost materijala specifičnog presjeka da se odupre savijanju kada je izložen naprezanju. No, broj se nužno razlikuje ovisno o vrsti materijala. Čak i površine i strukture koje izgledaju usporedivo mogu imati različite kapacitete kada je riječ o sposobnosti nošenja težine.
Na primjer, nodularni materijali poput čelika i mjedi, koji se mogu jako deformirati prije kvara, imaju dobro definiran rang modula. Krhki materijali poput stakla i betona obično imaju malu ili nikakvu plastičnu deformaciju prije kvara. Iz tog razloga, mnogi krhki materijali nemaju jasno definirano mjerenje, a često se opisuju svojom čvrstoćom na savijanje – što je maksimalna količina naprezanja na savijanje koja se može primijeniti prije nego što dođe do pucanja ili loma materijala.
Odnos između stresa i naprezanja
Pojam se koristi za definiranje odnosa između naprezanja savijanja i rezultirajućeg naprezanja. Deformacija je mjera količine koju će materijal deformirati kada se primijeni naprezanje. Elastično naprezanje je reverzibilno i nestat će nakon uklanjanja naprezanja, što znači da će se materijal vratiti u prvobitno stanje. Međutim, pri visokim razinama naprezanja, materijal će se trajno deformirati i obično se neće vratiti u svoje izvorne dimenzije. To se naziva “plastično naprezanje” ili “popuštanje”.
Ucrtavanje krivulje
Inženjeri i arhitekti obično iscrtavaju modul na grafu koji može poslužiti kao vizualni prikaz međudjelovanja između naprezanja i naprezanja. Rezultat je obično poznat kao “krivulja naprezanje-deformacija” i pokazuje kako se deformacija mijenja s primijenjenim naprezanjem savijanja. Nagib ove krivulje u području gdje se javlja elastično naprezanje definira modul savijanja materijala. Mjerne jedinice su, u većini slučajeva, funte po kvadratnom inču (psi) ili Newtons po četvornom metru, možda poznatije kao paskali (Pa).
Laboratorijski testovi
Zapravo dobivanje preciznog mjerenja modula savijanja može biti pomalo komplicirano, ali se gotovo uvijek utvrđuje nizom intenzivnih laboratorijskih testova. U većini slučajeva inženjeri će započeti s uzorkom ciljanog materijala specifičnog oblika i poznatih dimenzija. “Test savijanja” u biti je mjerenje sile potrebne za savijanje uzorka, često poznatog kao “greda”, koji ima definirane dimenzije. Tehničari obično primjenjuju silu u tri točke: greda se obično podupire s donje strane blizu oba kraja, a sila se primjenjuje na vrh u središnjoj točki, između donjih oslonaca. To je poznato kao uvjeti opterećenja u tri točke. Nakon što se unese sila, svaki otklon ili pomicanje grede se mjeri i bilježi, a zatim se kasnije analizira.
Modul savijanja određen je za širok raspon konstrukcijskih materijala, uključujući metale, drvo, staklo, beton i plastiku. Obično se mjeri u uvjetima temperature okoline. Svojstva nekih materijala, poput mnogih plastičnih masa, mijenjat će se s temperaturom. Ispitivanje savijanja ponekad se provodi na nižim ili višim temperaturama kako bi se simuliralo predviđeno okruženje krajnje uporabe; ova vrsta znanja doista je važna za ljude koji grade na velikim visinama ili u ekstremnim klimatskim uvjetima, osobito u arktičkim zonama ili blizu ekvatora.