1 弹性模量
1.1 杨氏模量-拉压模量
杨氏模量也称杨氏模数(英语:Young’s modulus),一般将杨氏模量习惯称为弹性模量。弹性材料承受正向应力时会产生正向应变,在形变量没有超过对应材料的一定弹性限度时(符合胡克定律阶段),定义正向应力与正向应变的比值为这种材料的杨氏模量。其公式为:
E = 应力 / 应变
= σ / ε
= (F / A) / (dl / l0)
式 1
其中:
- E = 杨氏模量 (Pa, N/m2)
- σ = 应力(N)
- ε =应变(m / m)
- F = 载荷(N)
- dl =物体的伸长或压缩量(m)
- l0=物体原始的长度(m)
1.2 剪切模量
剪力模数(shear modulus)定义为剪应力与剪应变的比值
G = stress / strain
= τ / γ
= (Fp / A) / (s / d)
式 2
其中:
- G =剪切弹性模量-或刚性模量(N / m2)
- τ=剪应力(Pa,N / m2)
- γ=剪切应变表示符号
- Fp =平行于其作用面的力
- A =面积(m2)
- s =面的位移(m)
- d =位移面之间的距离(m)
1.3 杨氏模量和剪切模量的关系
在均质且等向性的材料中:
式 3
其中:
- E=杨氏模量 (Young’s modulus )
- µ=泊松比 (Poisson’s ratio)
1.4 体积模量 (Bulk Modulus)
体积模量 (Bulk Modulus)也称为不可压缩量,是材料对于表面四周压强产生形变程度的度量。它被定义为产生单位相对体积收缩所需的压强。单位为:Pa(N/m2)
其计算公式为:
式 4
其中:
- p=压力 (N)
- V =体积 (m3)
- ∂p/∂V=压力对体积的偏导数。
体积模量的倒数即为一种物质的压缩率。
2 常用材料的弹性模量
注:1 GPa = 109 Pa (N/m2)