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Module de Young (module d'élasticité)

1807-01-01
  • Thomas Young
Appareil d'essai de traction dans un laboratoire historique de science des matériaux.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le module de Young, noté E, quantifie la rigidité d'un matériau solide. Il s'agit du rapport entre la traction stresser ([latex]\sigma[/latex]) to extensional souche ([latex]\epsilon[/latex]) in the elastic (linear) region of the stress-strain curve. This relationship is defined by Loi de Hooke: [latex]E = \frac{\sigma}{\epsilon}[/latex]. Un module plus élevé indique un matériau plus rigide, ce qui signifie qu'une contrainte plus importante est nécessaire pour une déformation élastique donnée.

Le module d'Young est une propriété fondamentale intrinsèque à un matériau, en supposant qu'il est isotrope et élastique linéaire. Il est déterminé à partir de la pente de la partie initiale, rectiligne, d'une courbe contrainte-déformation obtenue lors d'un essai de traction. Cette région est connue sous le nom de région élastique, où le matériau reprend sa forme initiale si la charge est supprimée. La formule [latex]E = \frac{\sigma}{\epsilon} = \frac{F/A_0}{\Delta L/L_0}[/latex] relie la contrainte (force F par section initiale A₀) à la déformation (variation de la longueur ΔL par rapport à la longueur initiale L₀). Le concept trouve son origine dans la loi de Hooke, qui stipule que pour des déformations relativement faibles, la force nécessaire pour étirer ou comprimer un ressort est directement proportionnelle à la distance de cette extension ou de cette compression. Thomas Young a développé ce concept au début du 19e siècle, en l'appliquant aux propriétés intrinsèques des matériaux plutôt qu'au simple comportement d'un objet tel qu'un ressort. Il s'agit d'une étape cruciale dans le passage des observations empiriques à une science quantitative des matériaux. Le module dépend de la température et de la pression, mais pour de nombreuses applications techniques dans des conditions standard, il est traité comme une constante. Il s'agit d'un paramètre essentiel pour prédire comment un composant se déformera sous l'effet d'une charge, ce qui est indispensable pour concevoir des structures sûres et fiables, des ponts aux puces électroniques.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Science des matériaux

Taper

Propriété physique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Loi d'élasticité de Robert Hooke (1678)
  • Travaux de Leonhard Euler sur le flambement des colonnes (1757)
  • développement du concept de stress et de tension

Applications

  • ingénierie structurelle pour le calcul de la déflexion des poutres
  • simulations d'analyse par éléments finis (FEA)
  • conception de ressorts et de fixations
  • ingénierie aérospatiale pour la sélection des matériaux
  • biomécanique pour la modélisation des os et des tissus

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : module d'Young, élasticité, rigidité, contrainte, déformation, loi de Hooke, essai de traction, propriété des matériaux, génie mécanique, mécanique des solides.

Contexte historique

Module de Young (module d'élasticité)

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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