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ヤング率(弾性率)

1807-01-01
  • Thomas Young
歴史ある材料科学研究所の引張試験装置。.

(画像はイメージです)

ヤング率(Eで表される)は、固体材料の剛性を定量化するものです。これは引張強度と引張強度の比です。 ストレス ([latex]sigma[/latex]) から伸長的 strain 応力-ひずみ曲線の弾性(線形)領域では、ε([latex]epsilon[/latex])が成り立つ。この関係は次のように定義される。 フックの法則: [latex]E = frac{sigma}{epsilon}[/latex]。弾性率が高いほど材料が硬くなり、一定の弾性変形量を得るために必要な応力が大きくなります。

ヤング率は、等方性で線形弾性であると仮定した場合、材料に固有の基本的な特性です。これは、引張試験中に得られた応力-ひずみ曲線の初期の直線部分の傾きから決定されます。この領域は弾性領域として知られており、荷重を取り除くと材料は元の形状に戻ります。式 [latex]E = frac{sigma}{epsilon} = frac{F/A_0}{Delta L/L_0}[/latex] は、応力 (初期断面積 A₀ あたりの力 F) とひずみ (元の長さ L₀ に対する長さの変化 ΔL) の関係を示しています。この概念は、比較的小さな変形の場合、ばねを伸ばす、または圧縮するのに必要な力は、その伸びまたは圧縮の距離に直接比例するというフックの法則に由来しています。トーマス・ヤングは19世紀初頭にこの概念を発展させ、バネのような物体の挙動だけでなく、材料の固有の特性にも適用しました。これは、経験的観察から材料の定量的科学へと移行する上で重要な一歩となりました。弾性率は温度と圧力に依存しますが、標準条件下における多くの工学的応用においては定数として扱われます。これは、荷重下で部品がどのように変形するかを予測するための重要なパラメータであり、橋梁からマイクロチップに至るまで、安全で信頼性の高い構造を設計する上で不可欠です。

UNESCO Nomenclature: 3313
材料科学

タイプ

物理的資産

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ロバート・フックの弾性法則(1678年)
  • レオンハルト・オイラーによる柱の座屈に関する研究(1757年)
  • 応力とひずみの概念の発展

アプリケーション

  • 梁のたわみを計算するための構造工学
  • finite element analysis (FEA) simulations
  • ばねと締結具の設計
  • 材料選定のための航空宇宙工学
  • 骨と組織のモデリングのための生体力学

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:ヤング率、弾性、剛性、応力、ひずみ、フックの法則、引張試験、材料特性、機械工学、固体力学。

歴史的背景

ヤング率(弾性率)

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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