杨氏模量(Young's Modulus)是一个描述固体材料抵抗形变能力的物理量,特别是在线弹性区域内。它定义为在胡克定律适用的范围内,单轴应力和单轴形变之间的比值。杨氏模量是弹性模量中最常见的一种,有时也被称为拉伸模量。它的数值大小标志着材料的刚性,即材料在受力时保持原有形状的能力。杨氏模量的大小与材料的性质密切相关,因此它在工程设计和科学研究中有广泛的应用。
杨氏模量的测定对研究不同材料的力学性质至关重要,包括金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等。此外,杨氏模量也是机械零部件设计、生物力学、励志等领域中的重要考量因素。值得注意的是,杨氏模量不应与其他属性如强度、几何刚度和硬度相混淆。
杨氏模量的名称来源于英国科学家托马斯·杨的研究成果,他在1773年至1829年间提出了弹性模量的概念。胡克定律提供了确定杨氏模量的数学表达式,即σ=Eε,其中σ是正应力,ε是正应变,E是弹性模量。在实际应用中,杨氏模量通常用符号GPa(吉帕斯卡)表示,这是一个极高的大气压单位,用于表示非常大的压力或模量值。