般地講,,對(duì)彈性體施加個(gè)外界作用力,,彈性體會(huì)發(fā)生形狀的改變(稱為"應(yīng)變"),"彈性模量"的般定義是:單向應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力除以該方向的應(yīng)變,。
材料在彈性變形階段,,其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系(即符合胡克定律),其比例系數(shù)稱為彈性模量,。彈性模量的單位是達(dá)因每平方厘米,。"彈性模量"是描述物質(zhì)彈性的個(gè)物理量,是個(gè)統(tǒng)稱,,表示方法可以是"楊氏模量",、"體積模量"等。
體積應(yīng)變
對(duì)彈性體施加個(gè)整體的壓強(qiáng)p,,這個(gè)壓強(qiáng)稱為"體積應(yīng)力",,彈性體的體積減少量(-dV)除以原來(lái)的體積V稱為"體積應(yīng)變",體積應(yīng)力除以體積應(yīng)變就等于體積模量: K=P/(-dV/V)
在不易引起混淆時(shí),,般金屬材料的彈性模量就是楊氏模量,,即正彈性模量。
單位:E(彈性模量)兆帕(MPa)
意義
彈性模量是程材料重要的性能參數(shù),,從宏觀角度來(lái)說(shuō),,彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度,從微觀角度來(lái)說(shuō),,則是原子,、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。凡影響鍵合強(qiáng)度的因素均能影響材料的彈性模量,,如鍵合方式,、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分,、微觀組織,、溫度等。因合金成分不同,、熱處理狀態(tài)不同,、冷塑性變形不同等,金屬材料的楊氏模量值會(huì)有5%或者更大的波動(dòng),。但是總體來(lái)說(shuō),,金屬材料的彈性模量是個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能標(biāo),合金化,、熱處理(纖維組織),、冷塑性變形等對(duì)彈性模量的影響較小,,溫度、加載速率等外在因素對(duì)其影響也不大,,所以般程應(yīng)用中都把彈性模量作為常數(shù),。
彈性模量可視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的標(biāo),其值越大,,使材料發(fā)生定彈性變形的應(yīng)力也越大,,即材料剛度越大,亦即在定應(yīng)力作用下,,發(fā)生彈性變形越小,。彈性模量E是材料在外力作用下產(chǎn)生單位彈性變形所需要的應(yīng)力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的標(biāo),,相當(dāng)于普通彈簧中的剛度,。
說(shuō)明
又稱楊氏模量,彈性材料的種zui重要,、征的力學(xué)性質(zhì),,是物體彈性變形難易程度的表征,用E表示,。定義為理想材料有小形變時(shí)應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比,。E以σ單位面積上承受的力表示,單位為N/m^2,。模量的性質(zhì)依賴于形變的性質(zhì),。剪切形變時(shí)的模量稱為剪切模量,用G表示;壓縮形變時(shí)的模量稱為壓縮模量,,用K表示,。模量的倒數(shù)稱為柔量,用J表示,。
拉伸試驗(yàn)中得到的屈服限σs和強(qiáng)度限σb,,反映了材料對(duì)力的作用的承受能力,而延伸率δ或截面收縮率ψ,,反映了材料塑性變形的能力,。為了表示材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形的難易程度,在實(shí)際程結(jié)構(gòu)中,,材料彈性模量E的意義通常是以零件的剛度體現(xiàn)出來(lái)的,,這是因?yàn)榈┝慵磻?yīng)力定型,,在彈性變形范圍內(nèi)的服役過程中,,是以其所受負(fù)荷而產(chǎn)生的變形量來(lái)判斷其剛度的。般按引起單位應(yīng)變的負(fù)荷為該零件的剛度,,例如,,在拉壓構(gòu)件中其剛度為:EA0
式中 A0為零件的橫截面積,。
由上式可見,要想提零件的剛度E A0,亦即要減少零件的彈性變形,,可選用彈性模量的材料和適當(dāng)加大承載的橫截面積,,剛度的重要性在于它決定了零件服役時(shí)穩(wěn)定性,對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要,。因此,,構(gòu)件的理論分析和計(jì)算來(lái)說(shuō),彈性模量E是經(jīng)常要用到的個(gè)重要力學(xué)性能標(biāo),。