Tutto l'acciaio ha un modulo di Young di 200 GPa (29000 ksi) (Questa è la pendenza della parte diritta del grafico). Ultimate Strength va da 300 a 400 MPa (sbirciata del grafico) e la resa è di solito intorno a 200 MPa (dove la scala diventa curva).
In una macchina di prova, puoi allungare e restringere una barra d'acciaio su e giù per sempre su quella parte diritta del grafico (beh, la fatica prenderà il via). Ma una volta entrati nella parte curva, lo scarico seguirà un percorso diverso (Vedi linea tratteggiata).
Ai fini strutturali, la resistenza allo snervamento è il fattore limitante. In altre parole, vuoi che il tuo disegno sia limitato interamente alla regione elastica (diritta) del grafico Stress / Strain. Se vai nella regione plastica, deformi permanentemente il materiale. (Anche se i progettisti di aeromobili vanno bene nella regione plastica per motivi di peso).
L'unico motivo per acquistare l'acciaio inossidabile è perché hai bisogno della proprietà inossidabile (es. Lavori di finitura). È troppo costoso. Per la maggior parte degli scopi, sono sufficienti le normali misure di protezione dalla ruggine (come una corretta copertura e manutenzione della vernice o persino la cromatura per le superfici finite). L'acciaio inossidabile ha un modulo di Young più basso e si deformerà di più a bassi carichi. Tuttavia, questa "estensibilità" rende molto più difficile (ma non più forte!). Pensa a far scattare un ramoscello secco contro uno verde.
La durezza è irrilevante ai fini strutturali. Diventa un fattore nella costruzione di utensili e nella progettazione di macchine, ma non per semplici applicazioni portanti.
MODIFICARE:
Rigidità / elasticità.
Innanzitutto dobbiamo definire la deformazione come (Lunghezza della deformazione) / (lunghezza originale). Questa è una quantità senza dimensioni, ma puoi usare mm / mm o in / in se ti piace pensarci in quel modo. Potresti anche pensarlo come% stretch / 100 (Cioè, misurato come PerUnit anziché PerCent - base di 1 anziché 100)
Ora definiamo lo stress come forza applicata sull'area della sezione trasversale. Pensaci. Più forza, più tratto. Più spessa è la barra, maggiore è la resistenza all'allungamento. Quindi lo stress è una combinazione di questi due fattori.
L'equazione di deformazione è Stress = E * Strain, dove E è il modulo di Young, o modulo di elasticità. Ha unità di pressione - Comunemente espresse in GPa (Kn / mm ^ 2) o Kpi (forza Kilopounds per pollice quadrato).
Quindi un filo da 1 mm ^ 2 raddoppierà in lunghezza se caricato con 200 Kn di forza - In realtà si spezzerà molto prima.
Flessione:
Questo è complesso e dobbiamo capire il secondo momento dell'area della sezione trasversale. Per un rettangolo, questo è I = bh ^ 3/12 dove b è la dimensione orizzontale e h è la dimensione verticale. Ciò presuppone che il carico sia verso il basso. Se stai caricando in orizzontale, quindi definisci verticale e orizzontale in termini di direzione della forza.
Ora dobbiamo costruire una funzione di caricamento. Questa è una funzione matematica che definisce la forza in ogni punto del raggio.
Integra quella funzione. Il risultato è la funzione di taglio.
Integralo di nuovo. Il risultato è la funzione Momento flettente.
Moltiplicalo per 1 / EI (modulo di Young * il momento d'inerzia). Questo fattore tiene conto della proprietà materiale e della proprietà geometrica.
Integralo di nuovo. Il risultato è la funzione dell'angolo di deflessione (in radianti)
Integralo di nuovo. Il risultato è la funzione di deflessione assoluta. Ora puoi collegare x (distanza dall'origine) e ricevere la deflessione in qualsiasi unità con cui stavi lavorando.