杨氏模量

  杨氏模量,它是沿纵向的弹性模量,也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。

基本介绍

   

·意义

杨氏模量测量仪
杨氏模量测量仪
    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。
  

·具体说明

  又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t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,反映了材料缩性变形的能力,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。一般按引起单为应变的负荷为该零件的刚度,例如,在拉压构件中其刚度为:
  式中A0为零件的横截面积。
  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。
  在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。
  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。
  弹性模量:材料的抗弹性变形的一个量,材料刚度的一个指标。
  它只与材料的化学成分有关,与其组织变化无关,与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小,金属合金化对其弹性模量影响也很小。
   

胡克定律和杨氏弹性模量

  固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果外力撤去后仍有残余形变,这种形变称为范性形变。
  应力Tensile stress(σ)单位面积上所受到的力(F/A A=cross-sectional area=S 面积 )。
  应变Tensile strain (ε ):是指在外力作用下的相对形变(相对伸长e/L e=extension=△L)它反映了物体形变的大小。
  胡克定律:在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,其比例系数称为杨氏模量(记为E)。用公式表达为:
  E=(F·L)/(A·e)
  E在数值上等于产生单位应变时的应力。它的单位是与应力的单位相同。杨氏弹性模量是材料的属性,与外力及物体的形状无关,取决于材料的组成。举例来说,大部分金属在合金成分不同、热处理在加工过程中的应用,其杨氏模量值会有5%或者更大的波动。   杨氏模数(Young's modulus )是材料力学中的名词,弹性材料承受正向应力时会产生正向应变,定义为正向应力与正向应变的比值。公式记为
  E = σ / ε
  其中,E 表示杨氏模数,σ 表示正向应力,ε 表示正向应变。杨氏模量大,
  说明在压缩或拉伸材料时,材料的形变小。
  

单位

  杨氏模量的因次同压力,在SI单位制中,压强的单位为Pa也就是帕斯卡。
  但是通常在工程的使用中,因各材料杨氏模量的量值都十分的大,所以常以百万帕斯卡(MPa)或十亿帕斯卡(GPa)作为其单位。