弹性模量

什么是弹性模量
什么是弹性模量

弹性模量的定义: 材料在弹性变形阶段的轴向应力与轴向应变之比称为弹性模量(也称为杨氏模量)。

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,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。

弹性模量的作用 #

弹性模量是工程材料的重要性能参数。 从宏观角度来看,弹性模量能衡量物体抵抗弹性变形的能力。 它从微观上体现了原子、离子或分子之间的结合强度。

所有影响粘合强度的因素都会影响材料的弹性模量。例如粘合方法、晶体结构、化学成分、微观结构、温度等。由于不同的合金成分、附加热处理条件、其他冷塑性变形等不同,金属材料的杨氏模量值可能会波动5%或更多。

但总的来说,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。 合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等,对弹性影响不大。 温度和加载速率等外部因素对其影响不大。 因此,弹性模量在一般工程应用中是一个常数。

对设备生产的影响 #

超声波换能器和超声波设备过大或过小都会影响设备的效率和使用寿命。弹性模量是一种对组织不敏感的机械性能指标,但其他制造商不同批次产品的参数会存在差异。因此,在超声设备的制造过程中,需要检测所用金属材料的弹性模量。

以下是最常用材料的一些 E 值。

  • 低碳钢- E= 200 GPa
  • 铸铁 E= 100 GPa
  • 铝 E= 70 GPa
  • 镍 E=210 GPa
  • 铁 E=91 GPa
  • 钛 E=108 GPa

杨氏模量和弹性模量的区别 #

杨氏弹性模量是表征材料在弹性极限内的拉伸或压缩阻力的物理量。它与物体的面料有关,与物体的形状无关,它是沿纵向的弹性模量,也是材料力学中的一个术语。

杨氏模量 是描述材料在弹性阶段的轴向拉伸状态下应力和应变之间关系的物理量。弹性模量是弹性材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系的物理量。杨氏模量是弹性模量的一种。弹性模量除杨氏模量外,还包括剪切模量、体积模量、压缩模量等。

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