介紹金屬材料各項(xiàng)指標(biāo)楊氏模量等的概念-及其意義

1、楊氏模量百科名片楊氏模量(Young's modulus)是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為S的金屬絲在力F作用下伸長(zhǎng)L。F/S叫脅強(qiáng)，其物理意義是金屬數(shù)單位截面積所受到的力；L/L叫脅變其物理意義是金屬絲單位長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量。脅強(qiáng)與脅變的比叫彈性模量：即。L是微小變化量。目錄概述 簡(jiǎn)介 定義 胡克定律和楊氏彈性模量 楊氏模量的單位概述楊氏模量，它是沿縱向的彈性模量，也是材料力學(xué)中的名詞。1807年因英國(guó)醫(yī)生兼物理學(xué)家托馬斯·楊(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的結(jié)果而命名。根據(jù)胡克定律，在物體的彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，

2、比值被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量，僅取決于材料本身的物理性質(zhì)。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性，楊氏模量越大，越不容易發(fā)生形變。 楊氏彈性模量是選定機(jī)械零件材料的依據(jù)之一是工程技術(shù)設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)。楊氏模量的測(cè)定對(duì)研究金屬材料、光纖材料、半導(dǎo)體、納米材料、聚合物、陶瓷、橡膠等各種材料的力學(xué)性質(zhì)有著重要意義，還可用于機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、生物力學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域。 測(cè)量楊氏模量的方法一般有拉伸法、梁彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等，還出現(xiàn)了利用光纖位移傳感器、莫爾條紋、電渦流傳感器和波動(dòng)傳遞技術(shù)（微波或超聲波）等實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法測(cè)量楊氏模量。 簡(jiǎn)介英文名稱：modulus of elastici

3、ty 定義：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。 單位：牛每平方米。 意義：彈性模量可視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)，其值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應(yīng)力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應(yīng)力作用下，發(fā)生彈性變形越小 說(shuō)明:又稱楊氏模量。彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)。是物體彈性t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以單位面積上承受的力表示，單位為牛/米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

4、，用J表示。 拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限S和強(qiáng)度極限b，反映了材料對(duì)力的作用的承受能力，而延伸率或截面收縮率，反映了材料縮性變形的能力，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)際工程結(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)橐坏┝慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)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。一般按引起單為應(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： 式中A0為零件的橫截面積。 由上式可見，要想提高零件的剛度EA0,亦即要減少零件的彈性變形，可選用高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

5、性，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要。因此，構(gòu)件的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)說(shuō)，彈性模量E是經(jīng)常要用到的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。 在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比。縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E，也叫楊氏模量。 彈性模量在比例極限內(nèi)，材料所受應(yīng)力如拉伸，壓縮，彎曲，扭曲，剪切等）與材料產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比，用牛/米2表示。 彈性模量：材料的抗彈性變形的一個(gè)量，材料剛度的一個(gè)指標(biāo)。 它只與材料的化學(xué)成分有關(guān)，與其組織變化無(wú)關(guān)，與熱處理狀態(tài)無(wú)關(guān)。各種鋼的彈性模量差別很小，金屬合金化對(duì)其彈性模量影響也很小。 定義彈性模量（modulus of elasticity），又稱彈

6、性系數(shù)，楊氏模量，是彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)，也是物體變形難易程度的表征，用E表示。定義為理想材料在小形變時(shí)應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比。根據(jù)不同的受力情況，分別有相應(yīng)的拉伸彈性模量(楊氏模量)、剪切彈性模量(剛性模量)、體積彈性模量等。它是一個(gè)材料常數(shù)，表征材料抵抗彈性變形的能力，其數(shù)值大小反映該材料彈性變形的難易程度。 對(duì)一般材料而言，該值比較穩(wěn)定，但就高聚物而言則對(duì)溫度和加載速率等條件的依賴性較明顯。對(duì)于有些材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力-應(yīng)變曲線不符合直線關(guān)系的，則可根據(jù)需要可以取切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的辦法來(lái)代替它的彈性模量值。 胡克定律和楊氏彈性模量固體在外力作用下將發(fā)

7、生形變，如果外力撤去后相應(yīng)的形變消失，這種形變稱為彈性形變。如果外力撤去后仍有殘余形變，這種形變稱為范性形變。 應(yīng)力Tensile stress（）單位面積上所受到的力（F/A A=cross-sectional area=S 面積 ）。 應(yīng)變Tensile strain （ ）：是指在外力作用下的相對(duì)形變（相對(duì)伸長(zhǎng)e/L e=extension=L）它反映了物體形變的大小。 胡克定律：在物體的彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比例系數(shù)稱為楊氏模量（記為E）。用公式表達(dá)為： E=(F·L)/(A·L) E在數(shù)值上等于產(chǎn)生單位應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力。它的單位是與應(yīng)力的單位相同。楊氏彈性模

8、量是材料的屬性，與外力及物體的形狀無(wú)關(guān)，取決于材料的組成。舉例來(lái)說(shuō)，大部分金屬在合金成分不同、熱處理在加工過程中的應(yīng)用，其楊氏模量值會(huì)有5%或者更大的波動(dòng)。 楊氏模數(shù)(Young's modulus )是材料力學(xué)中的名詞，彈性材料承受正向應(yīng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生正向應(yīng)變，定義為正向應(yīng)力與正向應(yīng)變的比值。公式記為 E = / 其中，E 表示楊氏模數(shù)， 表示正向應(yīng)力， 表示正向應(yīng)變。楊氏模量大， 說(shuō)明在壓縮或拉伸材料時(shí)，材料的形變小。 楊氏模量的單位楊氏模量的因次同壓力，在SI單位制中，壓強(qiáng)的單位為Pa也就是帕斯卡。 但是通常在工程的使用中，因各材料楊氏模量的量值都十分的大，所以常以百萬(wàn)帕斯卡（MPa

9、）或十億帕斯卡（GPa）作為其單位。泊松比定義中文名稱：泊松比 英文名稱：Poisson ratio 定義：材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的絕對(duì)值的比值。 應(yīng)用學(xué)科：水利科技（一級(jí)學(xué)科）；工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料（二級(jí)學(xué)科）；工程力學(xué)（水利）（三級(jí)學(xué)科） 本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布 法國(guó)數(shù)學(xué)家 Simeom Denis Poisson 為名。 橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為泊松比，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。 在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值。比如，一桿受拉伸時(shí)，其軸向伸長(zhǎng)伴隨著橫向收縮

10、(反之亦然)，而橫向應(yīng)變 e' 與軸向應(yīng)變 e 之比稱為泊松比 V。材料的泊松比一般通過試驗(yàn)方法測(cè)定。 可以這樣記憶：空氣的泊松比為0，水的泊松比為0.5，中間的可以推出。 主次泊松比的區(qū)別Major and Minor Poisson's ratio 主泊松比PRXY，指的是在單軸作用下，X方向的單位拉（或壓）應(yīng)變所引起的Y方向的壓（或拉）應(yīng)變 次泊松比NUXY，它代表了與PRXY成正交方向的泊松比，指的是在單軸作用下，Y方向的單位拉（或壓）應(yīng)變所引起的X方向的壓（或拉）應(yīng)變。 PRXY與NUXY是有一定關(guān)系的： PRXY/NUXY=EX/EY 對(duì)于正交各向異性材料，需要根據(jù)

11、材料數(shù)據(jù)分別輸入主次泊松比， 但是對(duì)于各向同性材料來(lái)說(shuō)，選擇PRXY或NUXY來(lái)輸入泊松比是沒有任何區(qū)別的，只要輸入其中一個(gè)即可 簡(jiǎn)單推到如下： 假如在單軸作用下： (1）X方向的單位拉（或壓）應(yīng)變所引起的Y方向的壓（或拉）應(yīng)變?yōu)閎; （2）Y方向的單位拉（或壓）應(yīng)變所引起的X方向的壓（或拉）應(yīng)變?yōu)閍; 則根據(jù) 胡克定律得 =EX×a=EY ×b EX/EY =b/a 又PRXY/NUXY=b/a PRXY/NUXY=EX/EY 參考高等教育出版社的材料力學(xué)上下冊(cè)，里面對(duì)于彈性模量、泊松比、應(yīng)力應(yīng)變等說(shuō)明的相當(dāng)詳細(xì)。抗拉強(qiáng)度科技名詞定義中文名稱：抗拉強(qiáng)度 英文名稱：tens

12、ile strength 定義1：材料在拉伸斷裂前所能夠承受的最大拉應(yīng)力。 應(yīng)用學(xué)科：電力（一級(jí)學(xué)科）；熱工自動(dòng)化、電廠化學(xué)與金屬（二級(jí)學(xué)科） 定義2：巖體、土體在單向受拉條件下，破壞時(shí)的最大拉應(yīng)力。 應(yīng)用學(xué)科：水利科技（一級(jí)學(xué)科）；巖石力學(xué)、土力學(xué)、巖土工程（二級(jí)學(xué)科）；土力學(xué)（水利）（三級(jí)學(xué)科） 定義3：抵抗土體裂斷時(shí)的強(qiáng)度。 應(yīng)用學(xué)科：土壤學(xué)（一級(jí)學(xué)科）；土壤物理（二級(jí)學(xué)科） 本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布 目錄抗拉強(qiáng)度（tensile strength） 抗拉強(qiáng)度的定義及符號(hào)表示：抗拉強(qiáng)度（tensile strength）試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱拉應(yīng)力。 抗拉強(qiáng)度是金屬由

13、均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。對(duì)于塑性材料，它表征材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應(yīng)力之前，變形是均勻一致上的，但超出之后，金屬開始出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即產(chǎn)生集中變形；對(duì)于沒有(或很小)均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。符號(hào)為RM，單位為MPA。 抗拉強(qiáng)度的定義及符號(hào)表示：試樣在拉伸過程中，材料經(jīng)過屈服階段后進(jìn)入強(qiáng)化階段后隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時(shí)所承受的最大力（Fb），除以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（），稱為抗拉強(qiáng)度或者強(qiáng)度極限（b），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能

14、力。計(jì)算公式為： =Fb/So 式中：Fb-試樣拉斷時(shí)所承受的最大力，N（牛頓）； So-試樣原始橫截面積，mm2。 抗拉強(qiáng)度（ Rm）指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。 當(dāng)鋼材屈服到一定程度后，由于內(nèi)部晶粒重新排列，其抵抗變形能力又重新提高，此時(shí)變形雖然發(fā)展很快，但卻只能隨著應(yīng)力的提高而提高，直至應(yīng)力達(dá)最大值。此后，鋼材抵抗變形的能力明顯降低，并在最薄弱處發(fā)生較大的塑性變形，此處試件截面迅速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的最大應(yīng)力值稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。 單位:kn/mm2(單位面積承受的公斤力) 抗拉強(qiáng)度：extensional rigidity. 抗拉強(qiáng)度=Eh，其中E為

15、楊氏模量，h為材料厚度 目前國(guó)內(nèi)測(cè)量抗拉強(qiáng)度比較普遍的方法是采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等來(lái)進(jìn)行材料抗拉/壓強(qiáng)度的測(cè)定!彈性模量科技名詞定義中文名稱：彈性模量 英文名稱：elastic modulus 定義：材料在彈性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的正應(yīng)變的比值。 應(yīng)用學(xué)科：水利科技（一級(jí)學(xué)科）；工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料（二級(jí)學(xué)科）；工程力學(xué)（水利）（三級(jí)學(xué)科） 本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布 求助編輯百科名片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)彈性的一個(gè)物理量，是一個(gè)總稱，包括“楊氏模量

16、”、“剪切模量”、“體積模量”等。所以，“彈性模量”和“體積模量”是包含關(guān)系。目錄定義 意義： 說(shuō)明: 彈性模量： 定義拼音:tanxingmoliang 英文名稱：Elastic Modulus， 一般地講，對(duì)彈性體施加一個(gè)外界作用（稱為“應(yīng)力”）后，彈性體會(huì)發(fā)生形狀的改變（稱為“應(yīng)變”），“彈性模量”的一般定義是：應(yīng)力除以應(yīng)變。例如： 線應(yīng)變 對(duì)一根細(xì)桿施加一個(gè)拉力F，這個(gè)拉力除以桿的截面積S，稱為“線應(yīng)力”，桿的伸長(zhǎng)量dL除以原長(zhǎng)L，稱為“線應(yīng)變”。線應(yīng)力除以線應(yīng)變就等于楊氏模量E=( F/S)/(dL/L) 剪切應(yīng)變 對(duì)一塊彈性體施加一個(gè)側(cè)向的力f（通常是摩擦力），彈性體會(huì)由方形變成菱

17、形，這個(gè)形變的角度a稱為“剪切應(yīng)變”，相應(yīng)的力f除以受力面積S稱為“剪切應(yīng)力”。剪切應(yīng)力除以剪切應(yīng)變就等于剪切模量G=( f/S)/a 體積應(yīng)變 對(duì)彈性體施加一個(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)，一般金屬材料的彈性模量就是指楊氏模量，即正彈性模量。 單位：E（彈性模量）吉帕（GPa） 意義：彈性模量是工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

18、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一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(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，所以一般工程應(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指標(biāo)，其值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應(yīng)力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應(yīng)力作用下，發(fā)生彈性變形越小。彈性模量E是指材料在外力作用下產(chǎn)生單位彈性變形所需要的應(yīng)力

19、。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)，相當(dāng)于普通彈簧中的剛度。 說(shuō)明:又稱楊氏模量。彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)。是物體彈性t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以單位面積上承受的力表示，單位為牛/米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)中得到的屈服極限s和強(qiáng)度極限b ，反映了材料對(duì)力的作用的承受能力，而延伸率 或截面收縮率，反映了材料縮性變形的能力，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)際工程結(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)橐坏┝慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)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。一般按引起單位應(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： 式中 A0為零件的橫截面積。 由上式可見，要想提高零件的剛度E A0,亦