Omrekenen van Gigapascal naar Megaponden per vierkante inch

Informatie over de Gigapascal (GPa)

De gigapascal is een drukeenheid gelijk aan een miljard pascal, geschreven GPa. Het zijn duizend megapascal en tienduizend bar. Het is de eenheid waarin de materiaalkunde stijfheid aangeeft in plaats van sterkte, en waarin de drukken binnen in planeten en in hogedruklaboratoria worden beschreven.

De elasticiteitsmodulus is haar voornaamste gebruik. Staal heeft een elasticiteitsmodulus van ongeveer 200 gigapascal, koper 117, aluminium 70, gewoon glas 70, beton rond 30, hout in de vezelrichting 10 tot 15, en rubber minder dan een tiende van één. Die getallen beschrijven hoeveel een materiaal onder belasting rekt, niet wanneer het breekt, en zij verklaren waarom een stalen balk met dezelfde sterkte als een aluminium balk toch minder doorbuigt.

De diamant markeert de top van de gewone schaal. Zijn modulus van ruwweg 1200 gigapascal is de hoogste van elk natuurlijk materiaal, en daarom maakt men er aambeelden van voor hogedrukwerk: niets anders kan zo hard duwen zonder eerst zelf te vervormen. Synthetische diamant wordt industrieel gemaakt bij ongeveer vijf gigapascal en hoge temperatuur, in persen die eigens gebouwd zijn om die druk te houden.

Het binnenste van de aarde wordt in dezelfde eenheid beschreven. De druk aan de onderkant van de korst ligt rond één gigapascal, op de grens tussen mantel en kern rond 136, en in het middelpunt van de planeet rond 360. Diamantaambeeldcellen in het laboratorium halen tegenwoordig de centrale waarde en gaan eroverheen, waardoor het gedrag van ijzer en silicaten onder planetaire omstandigheden rechtstreeks kan worden onderzocht in plaats van afgeleid.

Ter vergelijking oefent het diepste punt van de oceaan slechts ongeveer 0,11 gigapascal uit. Die vergelijking is het bewaren waard, want zij laat zien hoeveel groter geologische drukken zijn dan alles wat met water te maken heeft: de bodem van de Marianentrog is een duizendste van de druk in het middelpunt van de aarde.

Onder de gigapascal beschrijft de megapascal de sterkte, en erboven blijft weinig over dan sterrenfysica en theorie. De terapascal duikt vooral op bij de elasticiteitsmodulus van koolstofnanobuisjes en in het binnenste van reuzenplaneten, zodat de gigapascal in de praktijk het plafond is van het bereik waarin laboratoria en ingenieurs werken.

Eén gigapascal is gelijk aan 1 000 000 000 pascal, 1000 megapascal, 10 000 bar of ongeveer 145 000 pond per vierkante duim.

Informatie over de Megapond per vierkante inch (Mpsi)

Het megapond per vierkante duim is een drukeenheid gelijk aan een miljoen pond per vierkante duim, of 6,895 gigapascal. Het symbool is Mpsi. Niets werkt bij deze druk; de eenheid bestaat enkel om de elasticiteitsmodulus aan te geven, de grootheid die beschrijft hoe stijf een materiaal is en niet hoe sterk.

Twee erin uitgedrukte getallen kent elke Amerikaanse werktuigbouwkundige uit het hoofd. Staal heeft een elasticiteitsmodulus van 29 miljoen pond per vierkante duim en aluminium van 10 miljoen, en die verhouding van ruwweg drie op één bepaalt hoe de twee zich in elke constructie gedragen. Een stalen onderdeel en een aluminium onderdeel van gelijke vorm en gelijke sterkte buigen niet gelijk door, en het verschil is precies die factor.

De overige gangbare metalen scharen zich eromheen. Titaan zit op ongeveer 16,5 miljoen pond per vierkante duim, koper op 17, magnesium op 6,5, en gietijzer tussen 12 en 20 naargelang de soort. Doordat de modulus binnen één metaalfamilie nauwelijks verandert door warmtebehandeling of legering, zijn deze getallen veel stabieler dan sterktegetallen en zijn zij over soorten heen betrouwbaar.

Bij composieten doet de eenheid haar interessantste werk. Gewone koolstofvezel haalt langs de vezel ongeveer 33 miljoen pond per vierkante duim, hogemoduluskwaliteiten 55 tot 85, en glasvezel maar ongeveer 10, evenveel als aluminium. Doordat een composietlaminaat in elke richting een andere modulus heeft, werkt de ontwerper met een reeks waarden in plaats van met één, en verschijnt de eenheid meermaals op één gegevensblad.

Haar metrieke tegenhanger is de gigapascal, en de omrekening is 6,895 gigapascal per megapond en vierkante duim. Staal bij 29 miljoen pond per vierkante duim is 200 gigapascal, en aluminium bij 10 miljoen is 69, wat ook de twee meest aangehaalde stijfheidsgetallen in de metrieke techniek zijn. De twee tradities beschrijven precies dezelfde materialen.

Modulus en sterkte uit elkaar houden telt hier zwaarder dan waar ook. Een staal met een modulus van 29 miljoen pond per vierkante duim vloeit misschien bij 50 duizend, een verschil van bijna zeshonderd maal, en de twee eigenschappen staan los van elkaar: een warmtebehandeling kan de sterkte van een staal verdubbelen en zijn stijfheid onaangeroerd laten.

Eén megapond per vierkante duim is gelijk aan 1 000 000 pond per vierkante duim, ongeveer 6,895 gigapascal, ongeveer 68 950 bar of 1000 kilopond per vierkante duim.