Vad är bulkmodulen?

April 14

Material allmänhet kan komprimeras när de utsätts för yttre tryck appliceras över deras ytor. Minskningen av volymen av ett material under ett givet tryck varierar stort från material till material. Gaser i allmänhet lättast komprimeras under tryck, medan fastämnen kan komprimeras relativt liten och med stor svårighet. Den bulkmodul är en materialegenskap som indikerar graden av resistens hos ett material att kompression. Det kan också hänvisas till med ett antal andra termer såsom bulkelasticitetsmodulen, modulen för kompression, och andra.

Ett sätt att tänka på det är som det reciproka av kompressibilitet. Hög bulkmodulen för ett material indikerar ett relativt högt motstånd mot komprimering, vilket innebär att det är svårt att komprimera. Ett lågt värde indikerar relativt litet motstånd mot kompression, vilket innebär att materialet är relativt lätt komprimeras. Till exempel är bulkmodulen för stål är flera storleksordningar större än den för luft, som kan komprimeras relativt lätt med en luftkompressor.

Värden för bulkmodulen hos ett material varierar beroende på sådana faktorer som temperaturen av detta material eller mängden luft som blandas in i den. Som ett material värms upp, kommer dess volym generellt expandera vilket resulterar i en mer öppen fysisk struktur som är lättare att komprimera. Luft instängd i ett material påverkar också den fysiska strukturen hos ett material vilket påverkar dess bulkmodul.

Vissa vätskor, såsom vatten eller hydraulisk vätska, ibland i förbi kallas inkompressibla fluider. Detta är inte strikt exakt, men eftersom deras compressibilities är relativt låga, kan bulkmodulen ignoreras i vissa tekniska beräkningar. Under dock vissa omständigheter, såsom i vissa högtryckssituationer, måste det tas hänsyn till för att säkerställa korrekt systemdesign och funktion.

Till exempel, kan prestanda för hydraulisk utrustning under mycket högt tryck försämras om bulkmodulen hos hydraulvätskan inte beaktas i systemkonstruktionen. Detta beror på att en del energi förbrukas vid komprimering av den hydraulvätska snarare än att gå direkt mot arbets utrustningen utför. Vätskan i systemet måste komprimeras till den punkt det pressas samman ytterligare innan utrustningen och lasten kommer att åtgärdas. Diversion av energi från den primära uppgiften kan påverka positionen av utrustningen, makt den har tillgänglig för sin avsedda funktion, svarstid, och så vidare.

Den bulkmodul är mindre ofta en egenskap av intresse med avseende på fasta ämnen, eftersom de typiskt är extremt svåra att komprimera, men det är av betydelse i vissa fall. Den hastighet med vilken ljud färdas genom en fast beror delvis på bulkmodulen för materialet. Mängden energi som kan lagras i ett fast är också relaterad till den här egenskapen så det är relevanta för studien av jordbävningar och seismiska vågor.

Som en matematisk funktion, är detta material egenskapen uttryckt som förhållandet mellan det anbringade trycket till förändringen i volymen av substans per volymenhet. Detta ger ett värde uttryckt i samma enheter som används för att uttrycka trycket eftersom volymenheter tar ut. I grafisk form, är det lutningen på kurvan som bildas genom att avsätta de tryck appliceras på ett material kontra materialets motsvarande specifika volymer vid dessa tryck.