关于弹性模量

材料模量”一般前面要加说明语,如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。这些
都是与变形有关的一种指标。
小泉纯一郎杨氏模量(Young's Modulus):
杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念。对于线弹性材料有公式(7正应力)= E£正应变)成立,式中7为正应力,&为正应变,E为弹性模量,是与材料有关的常数,与材料本身的性质有关。杨(ThomasYoung1773〜1829 )在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。
1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏
模量。钢的杨氏模量大约为2X1011N-m-2,铜的是1.1 X1011 N -m-2。
弹性模量(Elastic Modulus ) E:
弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内),作用于材料上的纵向应力与纵向应变的比例常数。也常指材料所受应力如拉伸,压缩,弯曲,扭曲,剪切等)与材料产生的相应应变之比。
弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量,故是组织结构不敏感参数。在工程上,
弹性模量则是材料刚度的度量,是物体变形难易程度的表征。
弹性模量E在比例极限内,应力与材料相应的应变之比。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义
的办法来代替它的弹性模量值。根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulus of elasticity for tension ( 杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity ( 刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。
剪切模量G(Shear Modulus):
剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比。剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G切
变弹性模量G,材料的基本物理特性参数之一,与杨氏(压缩、拉伸)弹性模量E、泊桑比v
并列为材料的三项基本物理特性参数,在材料力学、弹性力学中有广泛的应用。
其定义为:G=T / Y其中G(Mpa)为切变弹性模量;
黄埔造船厂T为剪切应力(Mpa);
svi丫为剪切应变(弧度)。
体积模量K(Bulk Modulus):
体积模量可描述均质各向同性固体的弹性,可表示为单位面积的力,表示不可压缩性。公式
选修课王子如下K= E/(3 X(1-2 X v)),其中E为弹性模量,v为泊松比。具体可参考大学里的任一本弹性力学书。一
性质:物体在p0的压力下体积为V0 ;若压力增加(pO T pO+dP),则体积减小为
(VO-dV)。贝U K=(pO+dP)/(VO-dV) 被称为该物体的体积模量(modulus of volume
elasticity)。如在弹性范围内,则专称为体积弹性模量。体积模量是一个比较稳定的材料常
数。因为在各向均压下材料的体积总是变小的,故K值永为正值,单位MPa。体积模量的
倒数称为体积柔量。体积模量和拉伸模量、泊松比之间有关系:E=3K(1- 2卩)
压缩模量(Compression Modulus ):
压缩模量指压应力与压缩应变之比。
储能模量E':
储能模量E'实质为杨氏模量,表述材料存储弹性变形能量的能力。储能模量表征的是材料变
形后回弹的指标。
储能模量E'是指粘弹性材料在交变应力作用下一个周期内储存能量的能力,通常指弹性;
耗能模量E'':
耗能模量曰是模量中应力与变形异步的组元;表征材料耗散变形能量的能力,体现了材料的粘性本质。
耗能模量曰指的是在一个变化周期内所消耗能量的能力。通常指粘性
切线模量(Tangent Modulus ):
切线模量就是塑性阶段,屈服极限和强度极限之间的曲线斜率。是应力应变曲线上应力对应
变的一阶导数。其大小与应力水平有关,并非一定值。切线模量一般用于增量有限元计算。
切线模量和屈服应力的单位都是N/m2
截面模量:
截面模量是构件截面的一个力学特性。是表示构件截面抵抗某种变形能力的指标,如抗弯截面模量、抗扭截面模量等。它只与截面的形状及中和轴的位置有关,而与材料本身的性质无
关。在有些书上,截面模量又称为截面系数或截面抵抗矩等。
强度:
强度是指某种材料抵抗破坏的能力,即材料抵抗变形(弹性塑性)和断列的能力(应力)。一般
只是针对材料而言的。它的大小与材料本身的性质及受力形式有关。可分为:屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
如某种材料的抗拉强度、抗剪强度是指这种材料在单位面积上能承受的最大拉力、剪力,与
材料的形状无关。
蒋克铸
例如拉伸强度和拉伸模量的比较:他们的单位都是MPa或GPa。拉伸强度是指材料在拉伸
过程中最大可以承受的应力,而拉伸模量是指材料在拉伸时的弹性。对于钢材,例如45号钢,拉伸模
量在100MPa的量级,一般有200 —500MPa,而拉伸模量在lOOGPa量级,一般是180 —210Gpa。
刚度:
刚度(即硬度)指某种构件或结构抵抗变形的能力,是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,
主要指引起单位变形时所需要的应力。一般是针对构件或结构而言的。它的大小不仅与材料
本身的性质有关,而且与构件或结构的截面和形状有关。
刚度越高,物体表现的越硬”对不同的东西来说,刚度的表示方法不同,比如静态刚度、动态刚度、环刚度等。一般来说,刚度的单位是牛顿/米,或者牛顿/毫米,表示产生单位长
度形变所需要施加的力。
法向刚度、剪切刚度的单位同样是N/m或N/mm,差别在于力的方向不同
一般用弹性模量的大小E来表示.而E的大小一般仅与原子间作用力有关,与组织状态关系不大。通常钢和铸铁的弹性模量差别很小,即它们的刚性几乎一样,但它们的强度差别却很
大。
弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括杨氏模量”、剪切模量”、体
积模量”等。所以,弹性模量”和体积模量”是包含关系。
一般地讲,对弹性体施加一个外界作用(称为应力”后,弹性体会发生形状的改变(称为
应变”),弹性模量”的一般定义是:应力除以应变。例如:
线应变
鬼笔菌对一根细杆施加一个拉力F,这个拉力除以杆的截面积S,称为线应力”,杆的伸长量dL
除以原长L,称为线应变”线应力除以线应变就等于杨氏模量E: F/S=E(dL/L)
剪切应变一一
对一块弹性体施加一个侧向的力  f (通常是摩擦力),弹性体会由方形变成菱形,这个形变
的角度a称为剪切应变”相应的力f除以受力面积S称为剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G: f/S=G*a
体积应变一一
对弹性体施加一个整体的压强p ,这个压强称为体积应力”,弹性体的体积减少量(-dV)除以
原来的体积V称为体积应变”体积应力除以体积应变就等于体积模量:p=K(-dV/V)

本文发布于:2024-09-21 03:21:34,感谢您对本站的认可!

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