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弹性模量

弹性模量 华程智能云平台
2024-03-14
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导读:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。弹性模量"是描述物质弹性的一个物理量,是一个统称,表示方法可以是"杨氏模量"、"剪切模量"、"体积模量"等。

对弹性体施加一个外界作用力,弹性体发生形状的改变(称为"形变"),"弹性模量"的一般定义是:单向应力状态下,应力除以该方向的应变。

材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。弹性模量"是描述物质弹性的一个物理量,是一个统称,表示方法可以是"杨氏模量"、"剪切模量"、"体积模量"等。

弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等,金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。但是总体来说,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标,合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小,温度、加载速率等外在因素对其影响也不大,所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。

1、线应变

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)/(dL/L)

2、剪切应变:

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)/a

3、体积应变

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:K=P/(-dV/V)

在不易引起混淆时,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量。

单位:E(弹性模量)兆帕(MPa)

焊接钢管常用材料弹性模量参考表

材料类型
代表牌号 弹性模量E/GPa
低碳钢 200~210 0.24~0.28
中碳钢
45#
0.24~0.28
低合金钢
Q355 0.25~0.30
合金钢 40CrNiMoA 0.25~0.30


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