Rakennemateriaalin pituussuuntainen kimmomoduuli eli Youngin moduuli on fysikaalinen suure, joka kuvaa materiaalien ominaisuutta, joka varmistaa niiden kestävyyden pituussuunnassa vaikuttaville muodonmuutoksille.
Parametri kuvaa tietyn materiaalin jäykkyysastetta.
Moduulin nimi vastaa Thomas Youngin nimeä, kuuluisa englantilainen fyysikko ja tiedemies, joka tutki kiinteiden materiaalien puristus- ja jännitysprosesseja. Tämä fyysinen suure on merkitty latinalaisella kirjaimella E. Youngin moduuli mitataan pascaleina.
Parametria Youngin moduuli eli pitkittäiskimmomoduuli käytetään erilaisissa laskelmissa testattaessa materiaaleista muodonmuutosastetta veto-puristuksessa sekä taivutuksessa.
On sanottava, että suurimmalle osalle käytetyistä rakennemateriaaleista on tunnusomaista riittävän suuri Youngin moduuliindeksi, joka on pääsääntöisesti luokkaa 109 Pa. Siksi laskennan ja tallennuksen helpottamiseksi käytetään useita etuliitteitä "giga" (GPa).
Alla on Youngin moduuliarvot joillekinrakennemateriaaleja, joita käytetään usein erilaisiin käytännön tarkoituksiin. Rakennusrakenteiden ja muiden esineiden kestävyys riippuu niiden lujuusominaisuuksista.
Yllä olevan taulukon mukaan maksimimoduuli kuuluu teräkselle ja pienin puulle.
| Materiaalin nimi |
OsoitinE, [GPa] |
Materiaalin nimi |
OsoitinE, [GPa] |
| kromi | 300 | messinki | 95 |
| nikkeli | 210 | duralumiini | 74 |
| teräs | 200 | alumiini | 70 |
| valurauta | 120 | lasit | 70 |
| kromi | 110 | tina | 35 |
| harmaa valurauta | 110 | betoni | 20 |
| pii | 110 | lyijy | 18 |
| pronssi | 100 | puu | 10 |
Graafinen Youngin moduulin määritys on mahdollista erityisen jännitysdiagrammin avulla, joka näyttää käyrän, joka on saatu saman materiaalin toistuvista lujuuskokeista.
Tässä tapauksessa Youngin moduulin fysikaalinen merkitys on löytää normaalijännitysten matemaattinen suhde vastaavaanmuodonmuutososoittimet kaavion tietyssä osassa tiettyyn suhteellisuusrajaan asti σpc.
Matemaattisen lausekkeen muodossa Youngin moduuli näyttää tältä: E=σ/ε=tgα
On myös sanottava, että Youngin moduuli on myös suhteellisuustekijä Hooken lain matemaattisessa kuvauksessa, joka näyttää tältä: σ=Eε
Siksi kimmomoduulin suora suhde jäykkyystesteihin osallistuvien materiaalien poikkileikkausten mitattuihin ominaisuuksiin ilmaistaan käyttämällä indikaattoreita, kuten EA ja E1.
EA on mitta materiaalin veto-puristusjäykkyys poikkileikkauksessaan, missä A on tangon poikkileikkausalan arvo.
E1 on materiaalin taivutusjäykkyys sen poikkileikkauksessa, missä 1 on testattavan materiaalin poikkileikkauksessa esiintyvän aksiaalisen hitausmomentin arvo.
Siksi Youngin moduuli on yleisindikaattori, jonka avulla voit karakterisoida materiaalin lujuusominaisuuksia use alta puolelta.
