مدول یانگ معیاری برای سنجش میزان مقاومت مواد جامد در برابر تغییر شکل الاستیک و یا به عبارتی سنجش سفتی آن ها است. این کمیت، تنش (نیروی وارد شده در واحد سطح) را به کرنش (تغییر شکل نسبی) در امتداد یک خط یا محور مربوط می کند.
برای درک ساده تر این مطلب، یک کش لاستیکی را در نظر بگیرید. با اعمال تنش بسیار کم، می توانید تغییر شکل ارتجاعی زیادی در آن ایجاد کنید. پس از برداشتن نیرو، مشاهده می کنید که کش به وضعیت سابق خود برمی گردد. بنابراین این کش مدول کمی دارد. اما در مقابل، برای تغییر شکل ارتجاعی یک تکه از فولاد ساختمانی باید نیرو و تنش بسیار بالایی را وارد کنید. بنابراین این فولاد، مدول یانگ بالایی دارد.
از این مثال می توان به راحتی متوجه شد که مواد منعطف مانند چوب، پلاستیک، چرم و برخی فلزات مانند منیزیم مدول یانگ پایینی دارند و به عبارتی الاستیک (Elastic) هستند، در حالی که موادی مانند الماس، فولادهای پرکربن، کاربیدهای سمانته و … مقاومت بالایی در برابر تغییر شکل ارتجاعی نشان می دهند و سفت (Stiff) هستند.
مدول یانگ با نماد E یا Y نشان داده می شود و واحد سنجش آن در مقیاس SI پاسکال (Pa) است. واحدهای مگاپاسکال (MPa)، نیوتن در میلی متر مربع (N/mm2)، گیگاپاسکال (GPa) یا کیلو نیوتن بر میلی متر مربع (KN/mm2) از دیگر واحدهای اندازه گیری در سیستم SI محسوب می شوند. واحدهای انگلیسی معمول نیز پوند بر اینچ مربع (PSI) یا مگاپوند بر اینچ مربع (Mpsi) است.
مدول یانگ از چه زمانی مطرح شد؟
مفهوم اساسی مدول یانگ توسط دانشمند و مهندس سوئیسی «لئونارد اویلر» در سال 1727 توصیف شد. حدود پنجاه سال بعد، در سال 1782، دانشمند ایتالیایی «جوردانو ریکاتی» آزمایشاتی را انجام داد که منجر به محاسبات مدرن مدول یانگ شد. با این حال، این نامگذاری از دانشمند انگلیسی «توماس یانگ» گرفته شده است.
یانگ محاسبات مربوط به مدول یانگ را در سخنرانی موسوم به «فلسفه طبیعی و هنرهای مکانیکی» (Natural Philosophy and the Mechanical Arts) در سال 1807 توصیف کرد. بسیاری معتقدند مدول یانگ در اصل باید مدول ریکاتی نامیده شود، اما چون ممکن است منجر به سردرگمی شود، از این نام در محافل و مقالات علمی استفاده نمی شود.
مدول یانگ به جهت گیری ماده بستگی دارد
مدول یانگ اغلب به جهت گیری ماده (Orientation Of Material) بستگی دارد. خواص مکانیکی مواد ایزوتروپیک یا همسانگرد، از هر جهت یکسان هستند. به عنوان مثال می توان به فلزات و سرامیک های خالص اشاره کرد.کار مکانیکی روی ماده یا افزودن ناخالصی به آن می تواند نوعی ساختار دانه ای ایجاد کند که خواص مکانیکی را جهت دار کند. در این صورت، مواد انیزوتروپیک یا ناهمسانگرد «Anisotropic» خواهند بود. این مواد بسته به اعمال نیرو در امتداد مرزهای دانه یا عمود بر آن ها، مدول های متفاوتی در جهات مختلف خواهند داشت. آشناترین مثال برای مواد ناهمسانگرد چوب، بتن آرمه و الیاف کربن هستند.
مدول یانگ را با مدول الاستیک اشتباه نگیرید!
یک سوال: معنی کلمه «مدول» را می دانید؟ این کلمه به معنای «معیار» است. ممکن است مدول یانگ را با عنوان «مدول الاستیک» شناخته باشید. اما به خاطر داشته باشید که برای سنجش الاستیسیته، عبارات و مفاهیم متعددی وجود دارد:
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
