מודול האלסטיות

שמאל|ממוזער|210px|עקומת מאמץ-עיבור אופינית למתכת ללא נקודת נזילה

בהנדסת חומרים, מודול האלסטיות  של חומר או מודול יאנג (על שם תומאס יאנג) הוא היחס בין מאמץ (כוח ליחידת שטח בחומר) לעיבור (השינוי היחסי בממדי החומר), או בניסוח פשוט יותר ההתנגדות של החומר לשינוי קטן בצורתו עקב כוח המופעל עליו, בתחום האלסטי, כלומר התחום בו היחס בין מאמץ לעיבור שומר על ליניאריות. בשינוי אלסטי החומר חוזר למצבו המקורי כאשר הכוח מוסר. הדיאגרמה המציגה את היחס בין המאמץ והעיבור מכונה עקומת מאמץ-עיבור, והיא מציגה את היחס ביניהם בכל תחום נתון (כולל זה שאינו מתחום מודול האלסטיות). במודלים פשוטים של חוזק, הדיאגרמה פשוטה יחסית והחומר מתנהג בצורה עקבית. במודלים מסובכים יותר ובחומרים מורכבים הקשר בין מאמץ לעיבור חדל להיות ליניארי. מודול האלסטיות הוא ערך המבטא את הגמישות של החומר.

 מודול האלסטיות 

הקשר בין המאמץ לבין העיבור מגדיר את מודול האלסטיות:

או

הביטוי הזה ידוע גם כחוק הוק.

 - מודול האלסטיות
 - עיבור
 - מאמץ

במוט המועמס למתיחה, העיבור הוא ההתארכות היחסית:

L - אורך החלק
 - השינוי באורך

תחום האלסטיות (המגדיר את מודול האלסטיות) הוא התחום בו התיאור של עקומת מאמץ-עיבור בצורת הוא ליניארי (הקו הישר שבדיאגרמה).

 מודול הגזירה 
ערך מורחב: מודול הגזירה

הקשר בין מודול האלסטיות לבין מודול הגזירה נתון על ידי הביטוי:  

 - מודול הגזירה 
 מקדם פואסון 

הערה: הערכים של מודול האלסטיות, מודול הגזירה, העיבור וערכי המאמץ בדיאגרמת מאמץ-עיבור הם ערכים התלויים ומושפעים מהטמפרטורה של החומר. מבחן המתיחה נערך בטמפרטורת סביבה מוגדרת ומבוקרת.

 מצב מאמצים ומעוותים מרחבי 
מאמץ מתיחה בכיוון x גורם למתיחת המוט בכיוון x, ולהתכווצות המוט בכיוונים הניצבים y,z בשעור המתקבל מהמכפלה של המאמץ בכיוון x במקדם פואסון. כך גם בכוונים y,z. חוק הוק המוכלל למצב מאמצים תלת-ממדי, מתקבל משלוש מתיחות חד-ציריות לכל אחד מהכיוונים ושימוש בעקרון הסופרפוזיציה:







בחוק הוק עבור חומרים כלליים יותר מקפיץ, k הוא טנזור והוא מיוצג על ידי מטריצה של קשיחות החומר בגודל 9x9. אם החומר הוא ליניארי, אלסטי ואיזוטרופי, נדרשים שני קבועים על מנת לקבוע את התנהגותו תחת מאמצים: מודול האלסטיות  ומודול הגזירה . כאשר עוסקים במקרה של קפיץ שלא מופעלים עליו כוחות גזירה אז מקבלים את המקרה הפרטי של הקפיץ בו מודול האלסטיות הוא קבוע הקפיץ .

  ערכים של מודול האלסטיות למספר חומרים  

 מודול האלסטיות לחומרים שונים חומר מודול האלסטיות (E)בג’יגה פסקל (Gpa) מודול האלסטיות (E) ליברה לאינצ’ מרובע גומי בתזוזות קטנות 0.01-0.1 1,500-15,000פוליאתילן 1.5-2 217,000-290,000 פוליאסטר 3-3.5 435,000-505,000 ניילון 2-4 290,000-580,000בטון בלחיצה 30 4,350,000 מגנזיום 45 6,500,000 אלומיניום 70 10,000,000 זכוכית 72 10,400,000 ברונזה 103-124 17,000,000 טיטניום 105-120 15,000,000-17,500,000 ברזל ופלדה 190-210 30,000,000יהלום 1,050-1,200 150,000,000-175,000,000

 Shames I.H., Cozzarelli F.A., Elastic and inelastic stress analysis, Prentice-Hall, 1991, 
 McGraw-Hill Encyclopedia of Engineering, Sybil P. Parker Editor in Chieh. McGraw-Hill Book Company 1983, 

 קישורים חיצוניים 
מאגר נתונים לחומרים שונים, באנגלית


קטגוריה:סטטיקה
קטגוריה:גדלים פיזיקליים
קטגוריה:הנדסת מכונות
קטגוריה:הנדסת חומרים