مدول یانگ

مدول یانگ یا مدول الاستیسیته به نسبت تنش به کرنش مواد جامد خطی در پایین‌تر از استحکام تسلیم گفته می‌شود که در این حالت قانون هوک صادق بوده و مادیولس الاستیک ثابت است. مدول یانگ سنگ همانند مقاومت با توجه به نرخ بار وارده می‌تواند از نوع استاتیکی یا دینامیکی باشد. مدول الاستیسیته دینامیکی بیشتر از استاتیکی است ولی هرچه سنگ مقاومت بیشتری داشته باشد این دو مقدار به هم نزدیکترند. مدول الاستیسیته دینامیکی به سرعت انتشار امواج و در نتیجه به نوع سنگ، بافت، چگالی، روزنه‌داری، میزان تنش وارده و مقدار آب و غیره بستگی دارد. مدول یانگ به عواملی چون دما، سرعت بارگذاری فرکانس، نوع تست و … نیز وابسته می‌باشد.
Rubber ماده‌ای با مادیولس یانگ بسیار پایین
یکاها
مدول یانگ عبارتست از نسبت تنش به کرنش. از آنجا که تنش از جنس فشار است و کرنش کمیتی بی‌بعد می‌باشد، مادیولس یانگ نیز از جنس فشار بوده و واحد آن در سیستم SI پاسکال می‌باشد.
محاسبه
مدول الاستیسیته (E) یا همان مادیولس یانگ برابر است با نسبت تنش بر کرنش ایجاد شده به واسطه تنش وارده بر جسم در حالتی که جسم در ناحیه الاستیک قرار گرفته باشد. واحد مادیولس الاستیسیته در SI پاسکال (هم واحد با تنش) می‌باشد.
مادیولس یانگ را به پیروی از توماس یانگ، دانشمند قرن نوزدهم میلادی بریتانیایی نام نهادند.
که در آن:
E مادیولس یانگ است (مادیولس الاستیسیته)
F نیروی وارد بر یک شیء تحت تنش است.
A0 ناحیه واقعی مقطعی که از طریق آن نیروی اعمال شده‌است.
L مقدار متوسط طول تغییرات شی است.
L0 طول اولیه جسم است.
تقریب مادیولس یانگ برای مواد مختلف
مادیولس یانگ می‌تواند تا حدودی در نوع نمونه و روش آزمون متفاوت باشد. نرخ تغییر شکل بیشترین تاثیر را در داده‌های جمع‌آوری، به ویژه در پلیمرها دارد. ارزش در اینجا تقریبی و فقط به معنای مقایسه نسبی هستند.
+ Approximate Youngs modulus for various materials
Material
GPa
Mpsi
کائوچو (small strain)
0.01–0.1
1.45–
Low density polyethylene
۰٫۱۱–۰٫۸۶
1.6-
دیاتوم frustules (largely silicic acid)
۰٫۳۵–۲٫۷۷
۰٫۰۵–۰٫۴
پلی تترافلوئورواتیلن (Teflon)
0.5
۰٫۰۷۵
HDPE
۰٫۸
۰٫۱۱۶
Bacteriophage capsids
۱–۳
۰٫۱۵–۰٫۴۳۵
پلی‌پروپیلن
1.5–2
۰٫۲۲–۰٫۲۹
پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)
2–2.7
۰٫۲۹–۰٫۳۹
نایلون
۲–۴
۰٫۲۹–۰٫۵۸
پلی‌استایرن، solid
3–3.5
۰٫۴۴–۰٫۵۱
پلی‌استایرن، foam
۰٫۰۰۲۵–۰٫۰۰۷
۰٫۰۰۰۳۶–۰٫۰۰۱۰۲
ام‌دی‌اف (صنعت چوب) (MDF)
۴
۰٫۵۸
wood (along grain)
11
۱٫۶۰
Human Cortical استخوان
۱۴
۲٫۰۳
Glass-reinforced polyester matrix
۱۷٫۲
۲٫۴۹
Aromatic peptide nanotubes
۱۹–۲۷
۲٫۷۶–۳٫۹۲
High-strength concrete
30
۴٫۳۵
فیبر کربن پلیمری تقویت شده (50/50 fibre/matrix, biaxial fabric)
30–50
۴٫۳۵ – ۷٫۲۵
Hemp fiber
۳۵
۵٫۰۸
منیزیم فلز (Mg)
45
۶٫۵۳
شیشه (see chart)
50–90
۷٫۲۵ – ۱۳٫۱
کتان fiber
۵۸
۸٫۴۱
آلومینیم
69
۱۰
Mother-of-pearl (nacre, largely calcium carbonate)
۷۰
۱۰٫۲
آرامید
۷۰٫۵–۱۱۲٫۴
۱۰٫۲ – ۱۶٫۳
مینای دندان (largely calcium phosphate)
۸۳
۱۲
گزنه دوپایه fiber
۸۷
۱۲٫۶
مفرغ
96–120
۱۳٫۹ – ۱۷٫۴
برنج (آلیاژ)
100–125
۱۴٫۵ – ۱۸٫۱
تیتانیم (Ti)
110.3
16
آلیاژهای تیتانیومs
105–120
۱۵ – ۱۷٫۵
مس (Cu)
۱۱۷
۱۷
فیبر کربن پلیمری تقویت شده (70/30 fibre/matrix, unidirectional, along grain)
۱۸۱
۲۶٫۳
سیلیسیم Single crystal, different directions
۱۳۰–۱۸۵
۱۸٫۹ – ۲۶٫۸
گل‌نرده
190–210
۲۷٫۶ – ۳۰٫۵
فولاد (ASTM-A36)
200
۲۹
polycrystalline Yttrium iron garnet (YIG)
۱۹۳
۲۸
single-crystal Yttrium iron garnet (YIG)
۲۰۰
۲۹
Cobalt-chrome (CoCr)
۲۲۰–۲۵۸
۲۹
Aromatic peptide nanospheres
۲۳۰–۲۷۵
۳۳٫۴ – ۴۰
بریلیم (Be)
۲۸۷
۴۱٫۶
مولیبدن (Mo)
329 - 330
۴۷٫۷ – ۴۷٫۹
تنگستن (W)
400 – 410
۵۸ – ۵۹
سیلیسیم کاربید (SiC)
450
۶۵
کاربید تنگستن (WC)
450 – 650
۶۵ – ۹۴
اسمیم (Os)
525 - 562
۷۶٫۱ – ۸۱٫۵
نانولوله کربنی
1,000 +
۱۵۰ +
گرافین
1,050
۱۵۲
الماس (C)
1050 - 1210
۱۵۲–۱۷۵
Carbyne (C)
32100