Mô đun đàn hồi là gì? Các công bố khoa học về Mô đun đàn hồi

Chúng tôi đã đo lường các đặc tính đàn hồi và độ bền phá vỡ nội tại của màng graphene dạng đơn lớp tự do bằng phương pháp nén nano trong kính hiển vi lực nguyên tử. Hành vi lực-chuyển vị được diễn giải theo khung phản ứng ứng suất-biến dạng đàn hồi phi tuyến và cho ra độ cứng đàn hồi bậc hai và bậc ba lần lượt là 340 newton trên mét (N m\n ^–1\n ) và –690 Nm\n ^–1\n . Độ bền phá vỡ là 42 N m\n ^–1\n và đại diện cho sức mạnh nội tại của một tấm không có khuyết tật. Những thông số này tương ứng với mô đun Young là\n E\n = 1.0 terapascals, độ cứng đàn hồi bậc ba\n D\n = –2.0 terapascals, và sức mạnh nội tại σ\n _int\n = 130 gigapascals cho than chì khối. Những thí nghiệm này thiết lập graphene là vật liệu mạnh nhất từng được đo lường, và cho thấy rằng các vật liệu nano hoàn hảo về mặt nguyên tử có thể được thử nghiệm cơ học đối với các biến dạng vượt xa khỏi vùng tuyến tính.

Kết quả phân tích của Sneddon về sự tiếp xúc đàn hồi giữa một chốt hình trụ rắn và một nửa không gian đàn hồi được sử dụng để chỉ ra rằng có một mối quan hệ đơn giản tồn tại giữa độ cứng tiếp xúc, diện tích tiếp xúc và mô đun đàn hồi mà không phụ thuộc vào hình học của chốt. Tính tổng quát của mối quan hệ này có những tác động quan trọng đối với việc đo lường các tính chất cơ học bằng các kỹ thuật ấn ngập sử dụng cảm biến tải trọng và độ sâu, cũng như trong việc đo lường những diện tích tiếp xúc nhỏ như những gì được gặp trong kính hiển vi lực nguyên tử.

Chúng tôi đã tiến hành mô phỏng phần tử hữu hạn về hiện tượng đâm xuyên hình nón đối với nhiều loại vật liệu đàn hồi-plastic khác nhau để điều tra ảnh hưởng của hiện tượng tích tụ đến độ chính xác trong việc đo độ cứng và mô đun đàn hồi bằng các kỹ thuật đâm xuyên nhận tải trọng và độ sâu. Tham số chính trong cuộc điều tra này là diện tích tiếp xúc, có thể được xác định từ các kết quả phần tử hữu hạn bằng cách áp dụng các quy trình phân tích tiêu chuẩn cho dữ liệu chuyển vị khi đâm xuyên tải trọng, như trong một thí nghiệm, hoặc trực tiếp hơn, bằng cách xem xét các hồ sơ tiếp xúc trong lưới phần tử hữu hạn. Tùy thuộc vào hành vi tích tụ của vật liệu, hai diện tích này có thể rất khác nhau. Khi hiện tượng tích tụ lớn, các diện tích suy luận từ phân tích đường cong tải trọng-chuyển vị có thể đánh giá thấp diện tích tiếp xúc thực tế lên đến 60%. Điều này dẫn đến việc ước lượng quá cao đối với độ cứng và mô đun đàn hồi. Các điều kiện mà dưới đó các sai số có ý nghĩa được xác định, và chúng tôi chỉ ra cách mà các tham số đo được từ dữ liệu tải trọng-chuyển vị có thể được sử dụng để xác định khi hiện tượng tích tụ là một yếu tố quan trọng.

Một mô hình lõi-vỏ mới của thanh composit hybrid đã được phát triển, trong đó sợi thép và sợi thủy tinh được phân tán ngẫu nhiên trong mặt cắt ngang của lõi, và sợi Twaron (Teijin Twaron, Hà Lan) cùng với sợi carbon được đặt trong lớp vỏ. So với các thanh gia cố composit thủy tinh, các thanh composit hybrid mới có đặc điểm kháng ăn mòn, độ dẻo dai, và mô đun đàn hồi kéo cao cũng như sức mạnh cao, và có tiềm năng để ứng dụng trong các kết cấu bê tông.

Các tính toán từ nguyên lý đầu tiên về các hằng số mạng, mô đun khối, đạo hàm áp suất của mô đun khối và các hằng số đàn hồi của các hợp chất AlN và TiN trong cấu trúc muối đá (B1) và wurtzite (B4) được trình bày. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp sóng phẳng đã gia tăng tuyến tính với tiềm năng đầy đủ (FP-LAPW) trong lý thuyết hàm mật độ (DFT) theo xấp xỉ gradient tổng quát (GGA) cho hàm trao đổi - tương quan. Hơn nữa, các thuộc tính đàn hồi của TiN lập phương và AlN lục giác, bao gồm các hằng số đàn hồi, mô đun khối và mô đun cắt được xác định và so sánh với dữ liệu thực nghiệm và lý thuyết trước đó. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng sự chuyển tiếp cấu trúc ở 0 K từ pha wurtzite sang pha muối đá xảy ra ở 10 GPa và -26 GPa cho AlN và TiN, tương ứng. Những kết quả này nhất quán với các nghiên cứu khác được tìm thấy trong tài liệu.