Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » معامل يونغ (معامل المرونة)

معامل يونغ (معامل المرونة)

1807-01-01
  • Thomas Young
جهاز اختبار الشد في مختبر علوم المواد التاريخية.

(صورة توضيحية فقط)

معامل يونغ، الذي يُرمز له بـ E، يُحدد صلابة المادة الصلبة. وهو نسبة قوة الشد ضغط (σ) إلى الانفعال التمددي (ε) في المنطقة المرنة (الخطية) من منحنى الإجهاد والانفعال. تُحدد هذه العلاقة بواسطة قانون هوك: [latex]E = frac{sigma}{epsilon}[/latex]. يشير معامل المرونة الأعلى إلى مادة أكثر صلابة، مما يعني أن هناك حاجة إلى مزيد من الإجهاد لتحقيق مقدار معين من التشوه المرن.

معامل يونغ خاصية أساسية متأصلة في المادة، بافتراض أنها متجانسة الخواص ومرنة خطيًا. يُحدد هذا المعامل من ميل الجزء الخطي الأولي لمنحنى الإجهاد-الانفعال الناتج عن اختبار الشد. تُعرف هذه المنطقة بالمنطقة المرنة، حيث تعود المادة إلى شكلها الأصلي عند إزالة الحمل. تربط الصيغة E = σ/ε = F/A₀/ΔL/L₀ الإجهاد (القوة F لكل وحدة مساحة مقطع عرضي ابتدائية A₀) بالانفعال (التغير في الطول ΔL مقسومًا على الطول الأصلي L₀). يستند هذا المفهوم إلى قانون هوك، الذي ينص على أنه بالنسبة للتشوهات الصغيرة نسبيًا، تتناسب القوة اللازمة لشد أو ضغط نابض تناسبًا طرديًا مع مسافة التمدد أو الضغط. قام توماس يونغ بتطوير هذا المفهوم في أوائل القرن التاسع عشر، مُطبقًا إياه على الخصائص الجوهرية للمواد بدلًا من مجرد سلوك جسمٍ ما كالنابض. كانت هذه خطوةً حاسمةً في الانتقال من الملاحظات التجريبية إلى علمٍ كمي للمواد. يعتمد معامل المرونة على درجة الحرارة والضغط، ولكنه يُعامل كقيمة ثابتة في العديد من التطبيقات الهندسية في الظروف القياسية. يُعدّ معامل المرونة مُعاملًا بالغ الأهمية للتنبؤ بكيفية تشوّه المُكوّن تحت تأثير الحمل، وهو أمرٌ ضروري لتصميم هياكل آمنة وموثوقة، بدءًا من الجسور وصولًا إلى الرقائق الإلكترونية.

UNESCO Nomenclature: 3313
- علم المواد

يكتب

الممتلكات المادية

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • قانون المرونة لروبرت هوك (1678)
  • عمل ليونارد أويلر حول انبعاج الأعمدة (1757)
  • تطور مفهوم الضغط والتوتر

التطبيقات

  • الهندسة الإنشائية لحساب انحراف الشعاع
  • العناصر المحدودة محاكاة التحليل (FEA)
  • design of springs and أدوات التثبيت
  • هندسة الطيران لاختيار المواد
  • الميكانيكا الحيوية لنمذجة العظام والأنسجة

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • تطوير مواد مركبة متقدمة ذات صلابة مخصصة
  • تصميم الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) with precise mechanical responses
  • إنشاء مواد ميتا ذات معامل سلبي أو صفري
  • النمذجة التنبؤية لفشل المواد في البيئات القاسية
  • تصميم مستوحى من علم الأحياء للروبوتات المرنة
  • الموجات فوق الصوتية non-destructive testing for modulus measurement
  • مواد ذات صلابة قابلة للضبط للهياكل التكيفية
  • الطباعة ثلاثية الأبعاد للمكونات ذات خصائص مرنة متدرجة
  • تصميم المباني المقاومة للزلازل
  • تصميم العدسات الصوتية بناءً على صلابة المادة
Related to: Young’s modulus, elasticity, stiffness, stress, strain, Hooke’s law, tensile testing, material property, mechanical engineering, الميكانيكا الصلبة.

السياق التاريخي

معامل يونغ (معامل المرونة)

-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.