De modulus van longitudinale elasticiteit van een structureel materiaal, of Young's modulus, is een fysieke grootheid die de eigenschap van materialen kenmerkt die hun weerstand tegen vervormingen die in de lengterichting werken, verzekert.
De parameter karakteriseert de mate van stijfheid van een bepaald materiaal.
De naam van de module komt overeen met de naam van Thomas Young, een beroemde Engelse natuurkundige en wetenschapper die de processen van compressie en spanning voor vaste materialen bestudeerde. Deze fysieke hoeveelheid wordt aangegeven met de Latijnse letter E. De modulus van Young wordt gemeten in Pascal.
De parameter Young's modulus, of modulus van longitudinale elasticiteit, wordt gebruikt in verschillende berekeningen bij het testen van materialen voor de mate van vervorming in trek-compressie, evenals in buigen.
Het moet gezegd worden dat de meeste gebruikte structurele materialen worden gekenmerkt door Young's modulus-index van voldoende grote waarden, die in de regel in de orde van grootte van 109 zijn Vader. Daarom wordt voor het gemak van berekeningen en registratie een meervoudig voorvoegsel "giga" (GPa) gebruikt.
Hieronder staan de moduluswaarden van Young voor sommigenconstructiematerialen, die vaak voor verschillende praktische doeleinden worden gebruikt. De duurzaamheid van bouwconstructies en andere objecten hangt af van hun sterkte-eigenschappen.
Volgens de bovenstaande tabel hoort de maximale modulus bij staal en de minimale bij hout.
| Materiaalnaam |
IndicatorE, [GPa] |
Materiaalnaam |
IndicatorE, [GPa] |
| chroom | 300 | messing | 95 |
| nikkel | 210 | duralumin | 74 |
| staal | 200 | aluminium | 70 |
| gietijzer | 120 | glas | 70 |
| chroom | 110 | tin | 35 |
| grijs gietijzer | 110 | beton | 20 |
| silicium | 110 | lead | 18 |
| brons | 100 | boom | 10 |
Grafische bepaling van Young's modulus is mogelijk met behulp van een speciaal spanningsdiagram, dat een curve toont die is verkregen uit herhaalde sterktetests van hetzelfde materiaal.
In dit geval is de fysieke betekenis van Young's modulus het vinden van de wiskundige verhouding van normale spanningen tot de corresponderendevervormingsindicatoren in een bepaald deel van het diagram tot een specifiek bepaalde evenredigheidsgrens σpc.
In de vorm van een wiskundige uitdrukking ziet de modulus van Young er als volgt uit: E=σ/ε=tgα
Er moet ook worden gezegd dat de modulus van Young ook een evenredigheidsfactor is in de wiskundige beschrijving van de wet van Hooke, die er als volgt uitziet: σ=Eε
Daarom wordt de directe relatie van de elasticiteitsmodulus met de gemeten eigenschappen van de doorsneden van materialen die deelnemen aan stijfheidstests uitgedrukt met indicatoren zoals EA en E1.
EA is een maat voor de trek-compressiestijfheid van het materiaal in zijn dwarsdoorsnede, waarbij A de waarde is van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de staaf.
E1 is de buigstijfheid van het materiaal in zijn dwarsdoorsnede, waarbij 1 de waarde is van het axiale traagheidsmoment dat optreedt in de dwarsdoorsnede van het materiaal dat wordt getest.
De Young's modulus is dus een universele indicator waarmee je de sterkte-eigenschappen van een materiaal van meerdere kanten kunt karakteriseren.
