Rasio Poisson vs Modulus Young: Apa Artinya dan Mengapa Mereka Penting

Di Istar Machiningkami bekerja dengan banyak bahan. Kita perlu mengetahui bagaimana mereka bertindak ketika kita menarik atau mendorongnya. Ada dua ide besar yang membantu kita memahami hal ini: Rasio Poisson dan Modulus Young. Mari kita pelajari tentang mereka dengan cara yang mudah dipahami.

Apa Saja Kata-kata Besar Ini?

Ketika kita menarik sesuatu:

• Modulus Young memberi tahu kita betapa sulitnya melakukan peregangan
• Rasio Poisson memberi tahu kita seberapa kurus saat kita meregangkannya

Pikirkan sebuah karet gelang. Mudah meregang (Modulus Young yang rendah). Ketika Anda menariknya, bagian tengahnya menjadi lebih ramping (Poisson's Ratio tinggi).

Sekarang pikirkan sebuah batang baja seperti yang kami gunakan di Layanan pemesinan CNC. Sulit untuk diregangkan (Modulus Young tinggi). Ketika Anda menariknya, hampir tidak ada perubahan bentuk (Rasio Poisson sedang).

Modulus Young: Angka Peregangan

Modulus Young adalah angka besar yang memberi tahu kita seberapa kaku suatu benda. Kami menuliskannya sebagai E.

• Apa yang diukur: Betapa sulitnya membuat sesuatu yang lebih panjang
• E besar = Sulit untuk meregang (seperti baja atau berlian)
• E kecil = Mudah diregangkan (seperti karet)
• Unit: Kami mengukurnya dalam GPa (tekanan yang sangat besar!)

Di Istar Machiningkita perlu mengetahui hal ini ketika kita membuat bagian dari logam atau hal lainnya.

Rasio Poisson: Angka Kurus

Rasio Poisson memberi tahu kita seberapa besar perubahan yang terjadi pada sesuatu ketika kita menariknya. Kami menuliskannya sebagai ν (huruf Yunani nu).

• Apa yang diukur: Seberapa tipis sesuatu ketika diregangkan
• ν = 0.5 berarti ukurannya tetap sama secara keseluruhan (seperti karet)
• ν = 0 berarti tidak kurus sama sekali (seperti gabus)
• ν < 0 berarti menjadi LEBIH GEMUK ketika ditarik! (bahan aneh yang disebut auxetics)
• Tidak ada unit: Ini hanya angka, tidak diukur dalam inci atau apa pun

Ketika kita melakukannya penggilingan CNC presisikita juga perlu memikirkan angka ini.

Tabel Besar Bahan

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan kedua angka untuk hal-hal yang kami kerjakan di Istar Machining:

Mengapa Angka-angka Ini Penting?

Saat kami membuat suku cadang di Istar Machiningkita perlu mengetahui bagaimana mereka akan bertindak:

1. Jika kita membuat pegas: Kami membutuhkan sesuatu dengan E rendah (mudah meregang)
2. Jika kita membuat sebuah alat: Kami membutuhkan sesuatu dengan E yang tinggi (sulit untuk diregangkan)
3. Jika kita membuat segel: Kita membutuhkan sesuatu dengan ν yang tinggi (menjaga ukurannya)
4. Jika kita membuat bagian kejutan: Kita mungkin menginginkan ν yang rendah atau bahkan negatif

Contoh Kehidupan Nyata

Baja vs Karet

• Baja (E = 200 GPa, ν = 0,3)
  • Sangat sulit untuk diregangkan
  • Menjadi sedikit kurus saat ditarik
  • Baik untuk bagian yang kuat
• Karet (E = 0,01 GPa, ν = 0,5)
  • Sangat mudah diregangkan
  • Menjadi sangat kurus saat ditarik
  • Bagus untuk bagian yang perlu ditekuk

Contoh keren: Gabus

Gabus memiliki Rasio Poisson mendekati nol. Itu berarti ketika Anda menekan gabus, gabus tidak akan melesak keluar dari sisi-sisinya! Itulah mengapa gabus ini bagus untuk botol anggur - gabus ini bisa meremas tanpa menekan gelas terlalu keras.

Dalam Pemesinan prototipe CNC bekerja, kami terkadang membuat bagian yang perlu bertindak seperti gabus.

Ketika Kedua Angka Bekerja Bersama

Beberapa matematika menunjukkan bagaimana angka-angka ini bekerja bersama:

• Modulus Geser (G) = E / [2(1+ν)]
• Modulus Massal (K) = E / [3(1-2ν)]

Ini memberi tahu kita bagaimana bahan bertindak ketika kita memelintir atau meremasnya.

Apa yang Terjadi dalam Pekerjaan Nyata?

Sayap Pesawat

Saat membuat suku cadang pesawat dengan mesin CNC aluminiumyang perlu kita ketahui:

• Modulus Young (E) memberi tahu kita seberapa besar sayap akan menekuk saat tertiup angin
• Rasio Poisson (ν) memberi tahu kita bagaimana bentuknya akan berubah

Bagian Medis

Untuk mesin CNC mediskita sering membuat bagian-bagian yang masuk ke dalam tubuh:

• Tulang memiliki E sekitar 20 GPa dan ν sekitar 0,3
• Jika kita membuat bagian tulang palsu, maka harus memiliki angka yang sama atau tidak akan berfungsi dengan baik

Fakta Menarik Tentang Angka-angka Ini

• Sebagian besar bahan memiliki ν antara 0 dan 0,5
• Karet memiliki ν hampir tepat 0,5, yang berarti ukurannya tetap sama secara keseluruhan
• Beberapa busa memiliki ν negatif, yang berarti mereka menjadi lebih gemuk ketika ditarik!
• Berlian memiliki E tertinggi dari semua bahan alami

Ide yang Salah yang Dimiliki Orang

Ide yang Salah #1: "Rasio Poisson selalu positif."

Kebenaran: Beberapa bahan khusus memiliki Rasio Poisson negatif. Bahan tersebut akan menjadi lebih gemuk saat Anda menariknya!

Ide yang Salah #2: "Modulus Young adalah yang terpenting untuk kekuatan."

Kebenaran: Suatu bahan bisa saja memiliki E yang tinggi tetapi masih mudah patah. Angka-angka lain juga penting!

Pertanyaan yang Sering Diajukan Orang

Bagaimana Kami Menggunakan Ini di Istar Machining

Ketika kita melakukannya pemesinan CNC khususkami selalu memikirkan angka-angka ini setiap saat:

1. Memilih bahan yang tepat: Pekerjaan yang berbeda membutuhkan E dan ν yang berbeda
2. Membuat bagian-bagian yang cocok satu sama lain: Kita perlu mengetahui berapa banyak bagian yang akan berubah bentuk
3. Menguji bagian: Kita dapat memeriksa apakah komponen kita memiliki E dan ν yang tepat

Studi Kasus Nyata: Suku Cadang Mobil

Seorang produsen mobil meminta kami untuk membuat suku cadang untuk mobil baru. Kami menggunakan mesin CNC otomotif keterampilan. Bagian-bagiannya harus:

• Jadilah kuat (E tinggi)
• Tidak terlalu kurus saat ditarik (ν sedang)
• Tidak pecah saat dipukul (ketangguhan yang baik)

Kami memilih baja khusus dengan E = 205 GPa dan ν = 0,29, dan komponen-komponennya bekerja dengan sangat baik!

Mengapa Anda Membutuhkan Kedua Nomor Tersebut

Anda mungkin bertanya-tanya: "Mengapa kita membutuhkan dua nomor? Bukankah satu saja sudah cukup?"

Jawabannya adalah tidak! Kedua angka ini memberi tahu kita hal yang berbeda:

• E memberi tahu kita tentang peregangan
• ν memberi tahu kita tentang menjadi kurus

Keduanya penting untuk membuat komponen yang bagus.

Bahan dengan Angka Aneh

Beberapa bahan memiliki nomor yang sangat istimewa:

• Gabus: ν ≈ 0 (tidak menjadi lebih tipis saat ditekan)
• Busa bantu: ν < 0 (menjadi lebih gemuk saat ditarik)
• Diamond: E = 1220 GPa (sangat sulit untuk diregangkan)
• Jelly: E sangat rendah (sangat mudah diremas)

Di Istar Machiningterkadang kami bekerja dengan bahan-bahan aneh ini untuk pekerjaan khusus.

Apa yang Harus Diingat

Ide-ide besar yang bisa dibawa pulang adalah:

1. Modulus Young (E) menceritakan betapa sulitnya meregangkan sesuatu
2. Rasio Poisson (ν) memberi tahu seberapa rampingnya saat diregangkan
3. Kedua angka membantu kami memilih bahan yang tepat untuk suatu pekerjaan
4. Bahan bertindak berbeda berdasarkan angka-angka ini

Lain kali jika Anda melihat karet gelang atau balok baja, pikirkan angka-angka ini!

Cara Mempelajari Lebih Lanjut

Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang cara kerja material dan bagaimana kami menggunakannya dalam permesinan, Anda bisa:

1. Bicaralah dengan tim kami di Istar Machining
2. Tanyakan kepada kami tentang Pemesinan suku cadang CNC layanan
3. Pelajari tentang pekerjaan kami dengan bahan yang berbeda

Kami harap ini dapat membantu Anda memahami ide-ide penting ini. Ingat, mengetahui cara kerja material membantu kita membuat sesuatu yang lebih baik!

[^1]: Data untuk properti material berasal dari buku panduan teknik dan referensi ilmu material. [^2]: Modulus Young diukur dalam GPa (gigapascal), yang merupakan ukuran tekanan atau tegangan. [^3]: Rasio Poisson adalah angka tanpa dimensi, yang berarti tidak memiliki satuan. [^4]: Beberapa bahan khusus seperti busa auksetik memiliki nilai Rasio Poisson negatif, yang berlawanan dengan apa yang kita amati pada bahan yang paling umum. [^5]: Di Istar Machining, kami mempertimbangkan sifat-sifat material ini ketika memilih material yang optimal untuk aplikasi spesifik dalam proses manufaktur CNC kami.