Buigmodulus

In de mechanica is de buigmodulus een intensieve eigenschap die wordt berekend als de verhouding tussen spanning en rek bij buigvervorming, of de neiging van een materiaal om buiging te weerstaan. Hij wordt bepaald aan de hand van de helling van een spanning-rek kromme die door een buigproef (zoals ASTM D790) wordt verkregen, en gebruikt eenheden van kracht per oppervlakte. De buigmodulus bepaald met de 3-punts buigproef gaat uit van een lineaire spannings-rek-respons.

Meting van de buigmodulus

Voor een driepunts-test van een rechthoekige balk die zich gedraagt als een isotroop lineair materiaal, waarbij w en h de breedte en de hoogte van de balk zijn, I het tweede moment van de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de balk is, L de afstand tussen de twee buitenste steunpunten is, en d de doorbuiging is ten gevolge van de belasting F die op het midden van de balk wordt uitgeoefend, is de buigmodulus:

E b e n d = L 3 F 4 w h 3 d {Displaystyle E_{\mathrm {bend} }={\frac {L^{3}F}{4wh^{3}d}}

Uit de elastische balktheorie

d = L 3 F 48 I E {{\displaystyle d={\frac {L^{3}F}{48IE}}}

en voor rechthoekige balk

I = 1 12 w h 3 {\displaystyle I={\frac {1}{12}}wh^{3}}

dus E b e n d = E {\displaystyle E_{\mathrm {bend} }=E} (Elastische modulus)

In principe is de buig- of buigmodulus gelijk aan de trekmodulus (Young’s modulus) of de samendrukbare elasticiteitsmodulus. In werkelijkheid kunnen deze waarden verschillend zijn, vooral voor polymeren die vaak visco-elastische (tijdsafhankelijke) materialen zijn. Gelijkwaardigheid van de buigmodulus met Young’s modulus veronderstelt ook gelijkwaardige druk- en trekmoduli, aangezien gebogen proefstukken zowel trek- als drukspanning hebben. Vooral polymeren hebben vaak drastisch verschillende druk- en trekmoduli voor hetzelfde materiaal.