Moduł Younga i jego podstawowe znaczenie fizyczne

Moduł sprężystości wzdłużnej konstrukcjimateriał lub moduł Younga, zwany wielkością fizyczną, który charakteryzuje właściwość materiałów, zapewniając ich odporność na odkształcenia działające w kierunku wzdłużnym.

Ten parametr charakteryzuje stopień sztywności konkretnego materiału.

Nazwa modułu odpowiada nazwie Thomas Young- słynny angielski fizyk i naukowiec, który zajmował się badaniem procesów ściskania i naprężania materiałów stałych. Ta wielkość fizyczna jest oznaczona literą łacińską E. Mierzy się moduł Younga w paskalach.

Parametr modułu Younga, czyli moduł sprężystości wzdłużnej, jest używany w różnych obliczeniach w testowaniu materiałów pod kątem stopnia odkształcenia pod wpływem naprężenia i ściskania, a także podczas zginania.

Należy zauważyć, że większość używanych materiałów budowlanych charakteryzuje się wskaźnikiem modułu Younga o wystarczająco dużych wartościach, które z reguły są rzędu 10⁹ Pa. Dlatego w celu ułatwienia obliczeń i nagrywania używany jest prefiks wielokrotny „giga” (GPa).

Ниже приведены показатели модуля Юнга для niektóre materiały budowlane, które są często używane do różnych celów praktycznych. Trwałość konstrukcji budowlanych i innych obiektów zależy od ich właściwości wytrzymałościowych.

Zgodnie z poniższą tabelą, maksymalny moduł należy do stali, a minimalny do drewna.

W tym przypadku fizyczne znaczenie modułu Younga topolega na znalezieniu matematycznego stosunku naprężeń normalnych do odpowiadających im wskaźników odkształcenia w pewnym odcinku wykresu do określonej granicy proporcjonalności σ_szt.

W postaci wyrażenia matematycznego moduł Younga wygląda następująco: E = σ / ε = tanα

Należy również powiedzieć, że moduł Younga jest również współczynnikiem proporcjonalności w matematycznym opisie prawa Hooke'a, który wygląda tak: σ = Eε

Dlatego bezpośrednie połączenie modułu podłużnegosprężystość z mierzalnymi charakterystykami przekrojowymi materiałów biorących udział w badaniach sztywności wyrażana jest za pomocą wskaźników takich jak EA i E1.
EA jest miarą sztywności na rozciąganie i ściskanie materiału w jego przekroju, gdzie A jest wartością pola przekroju poprzecznego pręta.

E1 jest wskaźnikiem sztywności na zginanie materiału w jego przekroju, gdzie 1 jest wartością osiowego momentu bezwładności występującego w przekroju badanego materiału.

Moduł Younga jest więc uniwersalnym wskaźnikiem, który pozwala z kilku stron scharakteryzować właściwości wytrzymałościowe materiału.