Articles

Youngs modul

Youngs modul, numerisk konstant, uppkallad efter den engelska läkaren och fysikern Thomas Young från 18th century, som beskriver de elastiska egenskaperna hos ett fast ämne som genomgår spänning eller kompression i endast en riktning, som i fallet med en metallstav som efter att ha sträckts eller komprimerats i längdriktningen återgår till sin ursprungliga längd. Youngs modul är ett mått på ett materials förmåga att motstå förändringar i längd vid spänning eller kompression på längden. Ibland kallas elasticitetsmodulen, Youngs modul är lika med den längsgående spänningen dividerad med stammen. Spänning och belastning kan beskrivas enligt följande i fallet med en metallstång under spänning.

om en metallstång med tvärsnittsarea a dras av en kraft F i varje ände sträcker sig stången från sin ursprungliga längd L0 till en ny längd Ln. (Samtidigt minskar tvärsnittet.) Spänningen är kvoten för dragkraften dividerad med tvärsnittsarean eller F / A. Stammen eller relativ deformation är förändringen i längd, Ln-L0, dividerad med den ursprungliga längden, eller (Ln − L0)/L0. (Stammen är dimensionslös.) Således kan Youngs modul uttryckas matematiskt som

metallstång under spänning ökar i längd och minskar i tvärsnitt
metallstång under spänning ökar i längd och minskar i tvärsnitt
metallstång under spänning ökar i längd och minskar i tvärsnitt

Encyclopedia Sacribdia Britannica, inc.

Youngs modul = stress/stam = (FL0)/A(Ln − L0).

detta är en specifik form av Hookes elasticitetslag. Enheterna i Youngs modul i det engelska systemet är pund per kvadrattum (psi) och i det metriska systemet Newton per kvadratmeter (N/m2). Värdet på Youngs modul för aluminium är ca 1,0 107 psi, eller 7,0 1010 N/m2. Värdet för stål är ungefär tre gånger större, vilket innebär att det tar tre gånger så mycket kraft att sträcka en stålstång i samma mängd som en liknande formad aluminiumstång.

få en Britannica Premium-prenumeration och få tillgång till exklusivt innehåll. Prenumerera nu

Youngs modul är meningsfull endast i det område där spänningen är proportionell mot stammen, och materialet återgår till sina ursprungliga dimensioner när den yttre kraften avlägsnas. När spänningarna ökar kan materialet antingen flöda, genomgå permanent deformation eller slutligen bryta.

När en metallstång under spänning är långsträckt minskar dess bredd något. Denna laterala krympning utgör en tvärgående stam som är lika med förändringen i bredden dividerad med den ursprungliga bredden. Förhållandet mellan den tvärgående stammen och den längsgående stammen kallas Poissons förhållande. Medelvärdet av poissons förhållande för stål är 0,28 och för aluminiumlegeringar-0,33. Volymen av material som har poissons förhållanden mindre än 0,50 ökar under longitudinell spänning och minskar under longitudinell kompression.