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Modulo di Young (modulo di elasticità)

1807-01-01
  • Thomas Young
Apparecchiatura per prove di trazione in un laboratorio storico di scienza dei materiali.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il modulo di Young, indicato con E, quantifica la rigidità di un materiale solido. È il rapporto tra la resistenza alla trazione. stress ([latex]\sigma[/latex]) to extensional sottoporre a tensione ([latex]\epsilon[/latex]) in the elastic (linear) region of the stress-strain curve. This relationship is defined by La legge di Hooke: [latex]E = frac{sigma}{epsilon}[/latex]. Un modulo più elevato indica un materiale più rigido, il che significa che è necessaria una maggiore sollecitazione per una data quantità di deformazione elastica.

Il modulo di Young è una proprietà fondamentale intrinseca a un materiale, supponendo che sia isotropo ed elastico lineare. Viene determinato dalla pendenza della porzione iniziale rettilinea di una curva sforzo-deformazione ottenuta durante una prova di trazione. Questa regione è nota come regione elastica, dove il materiale ritorna alla sua forma originale se il carico viene rimosso. La formula [latex]E = frac{sigma}{epsilon} = frac{F/A_0}{Delta L/L_0}[/latex] mette in relazione lo sforzo (forza F per area della sezione trasversale iniziale A₀) con la deformazione (variazione di lunghezza ΔL rispetto alla lunghezza originale L₀). Il concetto deriva dalla legge di Hooke, che afferma che per deformazioni relativamente piccole, la forza necessaria per allungare o comprimere una molla è direttamente proporzionale alla distanza di tale allungamento o compressione. Thomas Young elaborò questo concetto all'inizio del XIX secolo, applicandolo alle proprietà intrinseche dei materiali piuttosto che al semplice comportamento di un oggetto come una molla. Questo fu un passo cruciale nel passaggio dalle osservazioni empiriche a una scienza quantitativa dei materiali. Il modulo elastico dipende dalla temperatura e dalla pressione, ma per molte applicazioni ingegneristiche in condizioni standard viene trattato come una costante. È un parametro fondamentale per prevedere come un componente si deformerà sotto carico, essenziale per la progettazione di strutture sicure e affidabili, dai ponti ai microchip.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Scienza dei materiali

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Legge dell’elasticità di Robert Hooke (1678)
  • L'opera di Leonhard Euler sull'instabilità delle colonne (1757)
  • sviluppo del concetto di stress e deformazione

Applicazioni

  • ingegneria strutturale per il calcolo della deflessione della trave
  • simulazioni di analisi agli elementi finiti (FEA)
  • progettazione di molle e dispositivi di fissaggio
  • ingegneria aerospaziale per la selezione dei materiali
  • biomeccanica per la modellazione di ossa e tessuti

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: modulo di Young, elasticità, rigidità, sollecitazione, deformazione, legge di Hooke, prove di trazione, proprietà dei materiali, ingegneria meccanica, meccanica dei solidi.

Contesto storico

Modulo di Young (modulo di elasticità)

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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