Articles

Youngin modulus

by admin

Youngin modulus, numeerinen vakio, joka on nimetty 1700-luvulla eläneen englantilaisen lääkärin ja fyysikon Thomas Youngin mukaan, joka kuvaa kiinteän aineen elastisia ominaisuuksia, jotka joutuvat kestämään jännitystä tai puristusta vain yhteen suuntaan, kuten metallitangon tapauksessa, joka venytettyään tai puristettuaan pituussuunnassa palaa alkuperäiseen pituuteensa. Youngin modulus mittaa materiaalin kykyä kestää pituusjännityksen tai puristuksen aikana tapahtuvia pituusmuutoksia. Joskus kutsutaan kimmokerroin, Youngin modulus on yhtä pitkä jännitys jaettuna kanta. Jännitys ja rasitus voidaan kuvata seuraavasti, Kun kyseessä on jännittynyt metallitanko.

Jos poikkipinta-alaltaan A olevaa metallitankoa vetää voima F kummassakin päässä, tanko venyy alkuperäisestä pituudestaan L0 uuteen pituuteen Ln. (Samanaikaisesti poikkileikkaus pienenee.) Jännitys on vetovoiman osamäärä jaettuna poikkipinta-alalla eli F/A. Venymä tai suhteellinen muodonmuutos on pituuden muutos, Ln − L0, jaettuna alkuperäisellä pituudella tai (Ln-L0)/L0. (Kanta on dimensioton.) Siten Youngin modulus voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti:

metallipalkki jännityksen alaisena pituuskasvu ja poikkileikkauksen pieneneminen
metallipalkki jännityksen alaisena pituuden kasvu ja poikkileikkauksen pieneneminen

Encyclopædia Britannica, Inc.

Young ’ s modulus = stress/strain = (FL0) / a(LN − L0).

Tämä on Hooken elastisuuslain tietynlainen muoto. Youngin moduluksen yksiköt englantilaisessa järjestelmässä ovat paunoja neliötuumaa kohti (psi) ja metrijärjestelmässä newtoneja neliötuumaa kohti (N/m2). Youngin moduulin arvo alumiinille on noin 1,0 × 107 psi eli 7,0 × 1010 N/m2. Teräksen arvo on noin kolme kertaa suurempi, mikä tarkoittaa, että teräspalkin venyttämiseen tarvitaan kolme kertaa enemmän voimaa kuin vastaavanmuotoiseen alumiinitankoon.

Hanki Britannica Premium-tilaus ja päästä käsiksi yksinoikeudella esitettävään sisältöön. Subscribe Now

Youngin modulus on merkityksellinen vain sillä alueella, jossa jännitys on verrannollinen rasitukseen, ja materiaali palaa alkuperäisiin mittoihinsa ulkoisen voiman poistuessa. Jännitysten kasvaessa materiaali voi joko virrata, käydä läpi pysyvän muodonmuutoksen tai lopulta murtua.

kun jännitetty metallitanko on pitkänomainen, sen leveys pienenee hieman. Tämä sivusuuntainen kutistuminen muodostaa poikittaisen kannan, joka on yhtä suuri kuin leveyden muutos jaettuna alkuperäisellä leveydellä. Poikittaisen kannan ja pitkittäisen kannan suhdetta kutsutaan Poissonin suhteeksi. Poissonin suhteen keskiarvo teräksille on 0,28 ja alumiiniseoksille 0,33. Sellaisten materiaalien tilavuus, joiden Poissonin suhteet ovat alle 0,50, kasvaa pitkittäisessä jännityksessä ja pienenee pitkittäisessä puristuksessa.