(1) 楊氏模量(Young's Modulus): 楊氏模量就是彈性模量,,這是材料力學(xué)里的一個(gè)概念。對(duì)于線彈性材料有公式σ(正應(yīng)力)=E*ε(正應(yīng)變)成立,,式中σ為正應(yīng)力,,ε為正應(yīng)變,E為彈性模量,,是與材料有關(guān)的常數(shù),,與材料本身的性質(zhì)有關(guān)。
楊(ThomasYoung1773~1829)研究了材料的剪形變,,認(rèn)為剪應(yīng)力是一種彈性形變,。 1807年,他提出彈性模量的定義,,為此后人將彈性模量稱為楊氏模量,。鋼的楊氏模量大約為2.01e11N/m^2,銅的是1.1e11 N/m^2,。
(2) 彈性模量E(Elastic Modulus): 彈性模量E是指材料在彈性變形范圍內(nèi)(即在比例極限內(nèi)),,作用于材料上的縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)。也常指材料所受應(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,。彈性模量是表征晶體中原子間結(jié)合力強(qiáng)弱的物理量,,故是組織結(jié)構(gòu)不敏感參數(shù),。在工程上,,彈性模量則是材料剛度的度量,是物體變形難易程度的表征,。
對(duì)于某些材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力-應(yīng)變曲線并不符合直線關(guān)系的,,則可根據(jù)需要取切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的辦法來代替它的彈性模量值,。根據(jù)不同的受力情況,,分別有相應(yīng)的拉伸彈性模量modulus of elasticity for tension (楊氏模量)、剪切彈性模量shearmodulus of elasticity (剛性模量),、體積彈性模量,、壓縮彈性模量等。
(3) 剪切模量G(Shear Modulus): 剪切模量是指剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變之比,。剪切模數(shù)G=剪切彈性模量G=切變彈性模量G,。它是材料的基本物理特性參數(shù)之一,與楊氏(壓縮,、拉伸)彈性模量E,、泊桑比ν并列為材料的三項(xiàng)基本物理特性參數(shù),在材料力學(xué),、彈性力學(xué)中有廣泛的應(yīng)用,。 其定義為:G=τ/γ, 其中G(Mpa)為切變彈性模量,;τ為剪切應(yīng)力(MPa),;γ為剪切應(yīng)變(弧度)。
(4) 體積模量K(Bulk Modulus): 體積模量可描述均質(zhì)各向同性固體的彈性,,可表示為單位面積的力,,表示不可壓縮性。公式如下K=E/(3×(1-2*v)),,其中E為彈性模量,,v為泊松比。具體可參考大學(xué)里的任一本彈性力學(xué)書,。
性質(zhì):物體在p0的壓力下體積為V0,,若壓力增加(p0→p0+dP),則體積減小為(V0-dV),。則被稱為該物體的體積模量(modulus of volume elasticity),。如在彈性范圍內(nèi),則專稱為體積彈性模量,。體積模量是一個(gè)比較穩(wěn)定的材料常數(shù),。因?yàn)樵诟飨蚓鶋合虏牧系捏w積總是變小的,故K值永為正值,,單位MPa,。體積模量的倒數(shù)稱為體積柔量,。體積模量和拉伸模量、泊松比之間有關(guān)系:E=3K(1-2μ),。
(5) 壓縮模量(Compression Modulus): 物體在受三軸壓縮時(shí)壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變的比值,。實(shí)驗(yàn)上可由應(yīng)力-應(yīng)變曲線起始段的斜率確定。徑向同性材料的壓縮模量值常與其楊氏模量值近似相等,。
土的壓縮模量指在側(cè)限條件下土的垂直向應(yīng)力與應(yīng)變之比,,是通過室內(nèi)試驗(yàn)得到的,是判斷土的壓縮性和計(jì)算地基壓縮變形量的重要指標(biāo)之一,。壓縮模量越大,,土越堅(jiān)硬。
(6) 儲(chǔ)能模量Es: 儲(chǔ)能模量Es實(shí)質(zhì)為楊氏模量,,表述材料存儲(chǔ)彈性變形能量的能力,。儲(chǔ)能模量表征的是材料變形后回彈的指標(biāo)。儲(chǔ)能模量E'是指粘彈性材料在交變應(yīng)力作用下一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存能量的能力,通常指彈性。復(fù)數(shù)模量的實(shí)數(shù)部分,表示黏彈性材料在形變過程中由于彈性形變而儲(chǔ)存的能量。
(7) 耗能模量Ei: 耗能模量Ei是模量中應(yīng)力與變形異步的組元,;用來表征材料耗散變形能量的能力, 體現(xiàn)了材料的粘性本質(zhì),。它表示當(dāng)材料發(fā)生形變時(shí),,能量轉(zhuǎn)化成熱能的阻尼術(shù)語,,是復(fù)雜模型的一個(gè)簡單部分,,是從能量損耗的角度對(duì)“儲(chǔ)能模量”進(jìn)行分析而產(chǎn)生的術(shù)語,。耗能模量Ei指的是在一個(gè)變化周期內(nèi)所消耗能量的能力。
(8) 切線模量(Tangent Modulus): 切線模量就是塑性階段,,屈服極限和強(qiáng)度極限之間的曲線斜率,。是應(yīng)力應(yīng)變曲線上應(yīng)力對(duì)應(yīng)變的一階導(dǎo)數(shù)。其大小與應(yīng)力水平有關(guān),,并非一定值,。切線模量一般用于增量有限元計(jì)算,。切線模量和屈服應(yīng)力的單位都是N/m^2。
(9) 截面模量: 截面模量是構(gòu)件截面的一個(gè)力學(xué)特性,。是表示構(gòu)件截面抵抗某種變形能力的指標(biāo),,如抗彎截面模量、抗扭截面模量等,。它只與截面的形狀及中和軸的位置有關(guān),而與材料本身的性質(zhì)無關(guān),。在有些書上,,截面模量又稱為截面系數(shù)或截面抵抗矩等,。
(10) 復(fù)合模量(E*,,complex modulus) 復(fù)合模量包括儲(chǔ)能模量Es和損耗模量Ei,,它們之間的關(guān)系為: Es=E*cosδ El=E*sinδ |E*|=sqrt(Es^2+El^2)
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