โมดูลัสของยัง

โมดูลัสของยัง หรือที่รู้จักกันในชื่อ โมดูลัสความยืดหยุ่น หรือ โมดูลัสยืดหยุ่น กำหนดความแข็งของวัสดุเมื่อมีแรงกระทำ มันคืออัตราส่วนของความเค้น (แรงต่อหน่วยพื้นที่) ต่อความเครียด (การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความยาว) และบ่งชี้ว่าวัสดุจะยืดหรือบีบอัดได้มากน้อยเพียงใดภายในขีดจำกัดความยืดหยุ่น

ยิ่งโมดูลัสของยังสูง วัสดุก็จะยิ่งมีความแข็งมากขึ้น ตัวอย่างเช่น โลหะอย่างเหล็กจะมีโมดูลัสสูงและทนต่อการเสียรูป ในขณะที่อีลาสโตเมอร์และพลาสติกบางชนิดจะมีโมดูลัสต่ำและมีความยืดหยุ่นมากกว่า

คุณสมบัติพื้นฐานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบและการรับรองคุณภาพของวัสดุในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อวกาศ ยานยนต์ การแพทย์ และบรรจุภัณฑ์ โดยวัดโดยใช้ระบบทดสอบแรงดึงหรือแรงอัด ตามวิธีการทดสอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่

• ISO 527-1 / ISO 527-2 – พลาสติก: การกำหนดคุณสมบัติแรงดึง

• ASTM D638 – วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับคุณสมบัติแรงดึงของพลาสติก

โมดูลัสของยัง (E) คำนวณจากส่วนเชิงเส้นของเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดโดยใช้สูตรนี้:

ที่ไหน:

• E คือโมดูลัสยืดหยุ่น (Pa หรือ N/m²)

• σ คือ ความเค้น = แรง ÷ พื้นที่หน้าตัด

• ε คือ ความเครียด = ส่วนขยาย ÷ ความยาวเดิม

การคำนวณนี้มีความเกี่ยวข้องมากที่สุดในช่วงการเสียรูปยืดหยุ่น (แบบกลับได้) ของวัสดุ ความชันของเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดเชิงเส้นในช่วงนี้แสดงถึงโมดูลัสของยัง ซึ่งเป็นการวัดโดยตรงว่าวัสดุยืดตัวภายใต้แรงกดมากน้อยเพียงใด

ค่าทั่วไปของโมดูลัสของยัง:

• เหล็ก : ~200 GPa

• อะลูมิเนียม : ~70 GPa

• PET (โพลิเมอร์) : ~2–3 GPa

• ยาง : ~0.01–0.1 GPa

เครื่องทดสอบแรงดึงและแรงอัดของ Mecmesin ร่วมกับซอฟต์แวร์ VectorPro สร้างเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดโดยอัตโนมัติ และคำนวณค่าโมดูลัสด้วยความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมการวิจัยและพัฒนา และการควบคุมคุณภาพ