相应于不同的受力状态,有不同的称谓。例如,
拉伸模量(E);
剪切模量(G);
体积模量(K);纵向
压缩量(L)等。该词由
拉丁语“小量度”演化而来。原来专指材料在
弹性极限内的一个力学参数。故在不加任何定冠词时往往就认为指弹性模量,即应力与应变之比是一常数。该值的大小是表示此材料在
外力作用下抵抗
弹性变形的能力。
意义:弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即
材料刚度越大,亦即在一定
应力作用下,发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在
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指标,相当于普通弹簧中的刚度。
弹性模量是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。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以单位面积上承受的力表示,单位为牛/米^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
屈服极限бS和
强度极限бb,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
工程结构中,材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的,这是因为一旦零件按应力
设计定型,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。一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:
由上式可见,要想提高零件的
刚度EA0,亦即要减少零件的弹性变形,可选用高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
理论分析和设计计算来说,弹性模量E是经常要用到的一个重要力学
性能指标。
弹性模量在
比例极限内,材料所受应力如拉伸,压缩,弯曲,扭曲,剪切等)与材料产生的相应应变之比,用牛/米^2表示。
由于应力导前应变一个
相位角,使得应变分成了两个部分,第一部分为弹性贡献,与应变成
线性关系,第二部分为粘性贡献,与
应变速率成线性关系。即
弹性响应与粘性响应分别造成各自的应力,其线性加和就是材料的
总应力。
在静态
应力-应变曲线上每点的斜率,称为正切模量。通常塑性材料应力-
应变曲线是非线性的,一般来说某点的
正切模量是由该点附近应力变化量与应变变化量之比进行计算。
塑性材料不同于金属材性,它具有
黏弹性,这就导致力与形变关系不是
线性关系。工程上希望知道其相关模量,从而提出正切模量。该模量只能看作是非
弹性极限范围内的宏观的模量的一种表述,为设计提供一种参考。