Omvandling från Gigapascal till Megapound per kvadrattum

Information om Gigapascal (GPa)

Gigapascalen är en tryckenhet på en miljard pascal, skriven GPa. Det är tusen megapascal och tiotusen bar. Det är den enhet i vilken materialläran anger styvhet i stället för hållfasthet, och i vilken trycken inuti planeter och i högtryckslaboratorier beskrivs.

Elasticitetsmodulen är dess främsta användning. Stål har en elasticitetsmodul på omkring 200 gigapascal, koppar 117, aluminium 70, vanligt glas 70, betong kring 30, trä längs fibern 10 till 15, och gummi mindre än en tiondel av en. De talen beskriver hur mycket ett material sträcks under last, inte när det brister, och de förklarar varför en stålbalk med samma hållfasthet som en aluminiumbalk ändå böjer sig mindre.

Diamanten markerar toppen av den vanliga skalan. Dess modul på ungefär 1200 gigapascal är den högsta hos något naturligt material, och därför gör man städ av den för högtrycksarbete: inget annat kan trycka så hårt utan att först deformeras. Syntetisk diamant framställs industriellt vid omkring fem gigapascal och hög temperatur, i pressar byggda enkom för att hålla det trycket.

Jordens inre beskrivs i samma enhet. Trycket vid jordskorpans botten ligger kring en gigapascal, vid gränsen mellan manteln och kärnan kring 136, och i planetens mitt kring 360. Diamantstädceller i laboratorium når i dag och överskrider mittvärdet, vilket gör att järnets och silikaternas beteende under planetära villkor kan undersökas direkt i stället för att härledas.

Som kontrast utövar havets djupaste punkt bara omkring 0,11 gigapascal. Den jämförelsen är värd att behålla, eftersom den visar hur mycket större geologiska tryck är än allt som rör vatten: botten av Marianergraven är en tusendel av trycket i jordens mitt.

Under gigapascalen beskriver megapascalen hållfastheten, och ovanför återstår föga utom stjärnfysik och teori. Terapascalen dyker främst upp i kolnanorörens elasticitetsmodul och i jätteplaneternas inre, så gigapascalen är i praktiken taket för det område där laboratorier och ingenjörer arbetar.

En gigapascal motsvarar 1 000 000 000 pascal, 1000 megapascal, 10 000 bar eller ungefär 145 000 pund per kvadrattum.

Information om Megapound per kvadrattum (Mpsi)

Megapundet per kvadrattum är en tryckenhet på en miljon pund per kvadrattum, eller 6,895 gigapascal. Beteckningen är Mpsi. Ingenting arbetar vid detta tryck; enheten finns enbart för att ange elasticitetsmodulen, den storhet som beskriver hur styvt ett material är och inte hur starkt.

Två tal uttryckta i den kan varje amerikansk maskiningenjör utantill. Stål har en elasticitetsmodul på 29 miljoner pund per kvadrattum och aluminium 10 miljoner, och det förhållandet på ungefär tre mot ett styr hur de två beter sig i varje bärverk. En detalj i stål och en i aluminium med identisk form och identisk hållfasthet böjer sig inte lika, och skillnaden är exakt den faktorn.

De övriga vanliga metallerna ordnar sig omkring dem. Titan ligger på omkring 16,5 miljoner pund per kvadrattum, koppar på 17, magnesium på 6,5, och gjutjärn mellan 12 och 20 beroende på sort. Eftersom modulen knappt ändras av värmebehandling eller legering inom en metallfamilj är de talen långt stabilare än hållfasthetstal och går att lita på mellan olika sorter.

Det är i kompositerna enheten gör sitt intressantaste arbete. Vanlig kolfiber når omkring 33 miljoner pund per kvadrattum längs fibern, höga modulkvaliteter 55 till 85, och glasfiber bara omkring 10, lika mycket som aluminium. Eftersom ett kompositlaminat har olika modul i varje riktning arbetar konstruktören med en uppsättning värden i stället för ett enda, och enheten dyker upp flera gånger på ett och samma datablad.

Dess metriska motsvarighet är gigapascalen, och omräkningen är 6,895 gigapascal per megapund och kvadrattum. Stål vid 29 miljoner pund per kvadrattum är 200 gigapascal, och aluminium vid 10 miljoner är 69, vilket också är de två mest citerade styvhetstalen i metrisk teknik. De två traditionerna beskriver exakt samma material.

Att skilja modul från hållfasthet betyder här mer än någon annanstans. Ett stål med modulen 29 miljoner pund per kvadrattum kan flyta vid 50 tusen, en skillnad på nära sexhundra gånger, och de två egenskaperna är oberoende: en värmebehandling kan fördubbla ett ståls hållfasthet och lämna dess styvhet orörd.

Ett megapund per kvadrattum motsvarar 1 000 000 pund per kvadrattum, ungefär 6,895 gigapascal, cirka 68 950 bar eller 1000 kilopund per kvadrattum.