楊氏模量

楊氏模量

楊氏模量（Young's modulus）是材料力學中最基礎的彈性常數，用來描述材料在彈性範圍內應力與應變的比值。其數學表達式為

σ = E·ε

其中 σ 為正向應力，ε 為相應的應變，E 即為楊氏模量。E 的數值越大，代表材料越難被拉伸或壓縮，剛性越高。

楊氏模量的單位與壓力相同，採用帕斯卡（Pa），常用吉帕斯卡（GPa）表示。典型金屬的數值如鋼約 200 GPa，鋁約 69 GPa，鈦約 110 GPa。這些數據在結構工程與機械設計等領域中被廣泛用來預測構件在受力後的變形行為。

此常數的名稱源自英國科學家托馬斯·楊（Thomas Young），他在1800年代初首次提出「彈性模量」的概念，從而奠定了彈性理論的基礎。

測量楊氏模量常用的實驗方法包括拉伸試驗、超聲波傳播速度測量以及納米壓痕技術。這些方法各有優勢，前者適用於金屬與合金，後者則適合薄膜與微機電系統。

總之，楊氏模量是評估材料剛性和力學性能的關鍵參數，對於選擇合適的材料及確保工程安全至關重要。