“模量”可以理解為是一種標準量或指標。材料的“模量”一般前面要加說明語,如彈性模量、壓縮模量、剪下模量、截面模量等,這些都是與變形有關的一種指標。
(1) 楊氏模量(Young's Modulus):
楊氏模量就是彈性模量,這是材料力學裡的一個概念。對於線彈性材料有公式σ(正應力)=E*ε(正應變)成立,式中σ為正應力,ε為正應變,E為彈性模量,是與材料有關的常數,與材料本身的性質有關。
楊(ThomasYoung1773~1829)研究了材料的剪形變,認為剪應力是一種彈性形變。 1807年,他提出彈性模量的定義,為此後人將彈性模量稱為楊氏模量。鋼的楊氏模量大約為2。01e11N/m^2,銅的是1。1e11 N/m^2。
(2) 彈性模量E(Elastic Modulus):
彈性模量E是指材料在彈性變形範圍內(即在比例極限內),作用於材料上的縱向應力與縱向應變的比例常數。也常指材料所受應力如拉伸,壓縮,彎曲,扭曲,剪下等)與材料產生的相應應變之比。彈性模量是表徵晶體中原子間結合力強弱的物理量,故是組織結構不敏感引數。在工程上,彈性模量則是材料剛度的度量,是物體變形難易程度的表徵。
對於某些材料在彈性範圍內應力-應變曲線並不符合直線關係的,則可根據需要取切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的辦法來代替它的彈性模量值。根據不同的受力情況,分別有相應的拉伸彈性模量modulus of elasticity for tension (楊氏模量)、剪下彈性模量shearmodulus of elasticity (剛性模量)、體積彈性模量、壓縮彈性模量等。
(3) 剪下模量G(Shear Modulus):
剪下模量是指剪下應力與剪下應變之比。剪下模數G=剪下彈性模量G=切變彈性模量G。它是材料的基本物理特性引數之一,與楊氏(壓縮、拉伸)彈性模量E、泊桑比ν並列為材料的三項基本物理特性引數,在材料力學、彈性力學中有廣泛的應用。
其定義為:G=τ/γ, 其中G(Mpa)為切變彈性模量;τ為剪下應力(MPa);γ為剪下應變(弧度)。
(4) 體積模量K(Bulk Modulus):
體積模量可描述均質各向同性固體的彈性,可表示為單位面積的力,表示不可壓縮性。公式如下K=E/(3×(1-2*v)),其中E為彈性模量,v為泊松比。具體可參考大學裡的任一本彈性力學書。
性質:物體在p的壓力下體積為V,若壓力增加(p→p+dP),則體積減小為(V-dV)。則被稱為該物體的體積模量(modulus of volume elasticity)。如在彈性範圍內,則專稱為體積彈性模量。體積模量是一個比較穩定的材料常數。因為在各向均壓下材料的體積總是變小的,故K值永為正值,單位MPa。體積模量的倒數稱為體積柔量。體積模量和拉伸模量、泊松比之間有關係:E=3K(1-2μ)。
(5) 壓縮模量(Compression Modulus):
物體在受三軸壓縮時壓應力與壓縮應變的比值。實驗上可由應力-應變曲線起始段的斜率確定。徑向同性材料的壓縮模量值常與其楊氏模量值近似相等。
土的壓縮模量指在側限條件下土的垂直嚮應力與應變之比,是透過室內試驗得到的,是判斷土的壓縮性和計算地基壓縮變形量的重要指標之一。壓縮模量越大,土越堅硬。
(6) 儲能模量Es:
儲能模量Es實質為楊氏模量,表述材料儲存彈性變形能量的能力。儲能模量表徵的是材料變形後回彈的指標。儲能模量E‘是指粘彈性材料在交變應力作用下一個週期內儲存能量的能力,通常指彈性。複數模量的實數部分,表示黏彈性材料在形變過程中由於彈性形變而儲存的能量。
(7) 耗能模量Ei:
耗能模量Ei是模量中應力與變形非同步的組元;用來表徵材料耗散變形能量的能力, 體現了材料的粘性本質。它表示當材料發生形變時,能量轉化成熱能的阻尼術語,是複雜模型的一個簡單部分,是從能量損耗的角度對“儲能模量”進行分析而產生的術語。耗能模量Ei指的是在一個變化週期內所消耗能量的能力。
(8) 切線模量(Tangent Modulus):
切線模量就是塑性階段,屈服極限和強度極限之間的曲線斜率。是應力應變曲線上應力對應變的一階導數。其大小與應力水平有關,並非一定值。切線模量一般用於增量有限元計算。切線模量和屈服應力的單位都是N/m^2。
(9) 截面模量:
截面模量是構件截面的一個力學特性。是表示構件截面抵抗某種變形能力的指標,如抗彎截面模量、抗扭截面模量等。它只與截面的形狀及中和軸的位置有關,而與材料本身的性質無關。在有些書上,截面模量又稱為截面係數或截面抵抗矩等。
(10) 複合模量(E*,complex modulus)
複合模量包括儲能模量Es和損耗模量Ei,它們之間的關係為:
Es=E*cosδ
El=E*sinδ
|E*|=sqrt(Es^2+El^2)
宣告:本文有聲振之家根據網路資源整理而成,轉載請註明:來自@聲振之家。