般地讲,对弹性体施加个外界作用力,弹性体会发生形状的改变(称为"应变"),"弹性模量"的般定义是: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。弹性模量的单位是达因每平方厘米。"弹性模量"是描述物质弹性的个物理量,是个统称,表示方法可以是"杨氏模量"、"体积模量"等。
体积应变
对弹性体施加个整体的压强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,般金属材料的弹性模量就是杨氏模量,即正弹性模量。
单位:E(弹性模量)兆帕(MPa)
意义
弹性模量是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个对组织不敏感的力学性能标,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,所以般程应用中都把弹性模量作为常数。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的标,其值越大,使材料发生定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在定应力作用下,发生弹性变形越小。弹性模量E是材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的标,相当于普通弹簧中的刚度。
说明
又称杨氏模量,弹性材料的种zui重要、征的力学性质,是物体弹性变形难易程度的表征,用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以σ单位面积上承受的力表示,单位为N/m^2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量,用G表示;压缩形变时的模量称为压缩模量,用K表示。模量的倒数称为柔量,用J表示。
拉伸试验中得到的屈服限σs和强度限σb,反映了材料对力的作用的承受能力,而延伸率δ或截面收缩率ψ,反映了材料塑性变形的能力。为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度,在实际程结构中,材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的,这是因为旦零件按应力定型,在弹性变形范围内的服役过程中,是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。般按引起单位应变的负荷为该零件的刚度,例如,在拉压构件中其刚度为:EA0
式中 A0为零件的横截面积。
由上式可见,要想提零件的刚度E A0,亦即要减少零件的弹性变形,可选用弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积,刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性,对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此,构件的理论分析和计算来说,弹性模量E是经常要用到的个重要力学性能标。