杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度,泊松比.pdf

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1、杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度，泊松比“模量”可以理解为是一种标准量或指标。材料的“模量”一般前面要加说明语，如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。这些都是与变形有关的一种指标。杨氏模量（Young'sModulus）——杨氏模量就是弹性模量，这是材料力学里的一个概念。对于线弹性材料有公式σ（正应力）＝Eε（正应变）成立，式中σ为正应力，ε为正应变，E为弹性模量，是与材料有关的常数，与材料本身的性质有关。杨（ThomasYoung1773～1829）在材料力学方面，研究了剪形变，认为剪应力是一种弹性形变。1807年，提出弹性模量的定义，为此后人称弹性模量为杨氏模量。

2、钢的杨氏模量大约为2×1011N∙m-2，C30混凝土是3.00×1010N∙m-2。弹性模量（ElasticModulus）E——弹性模量E是指材料在弹性变形范围内，作用于材料上的纵向应力与纵向应变的比例常数。也常指材料所受应力（如拉伸，压缩，弯曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比。弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量，是物体变形难易程度的表征。弹性模量E是在比例极限内，应力与材料相应的应变之比。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的，则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的

3、弹性模量值。根据不同的受力情况，有相应的拉伸弹性模量（杨氏模量）、剪切弹性模量（刚性模量）、体积弹性模量、压缩弹性模量等。剪切模量G（ShearModulus）——剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比，它表征材料抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。剪切模数G是材料的基本物理特性参数之一，可表示材料剪切变形的难易程度；与杨氏（压缩、拉伸）弹性模量E、泊桑比ν并列为材料的三项基本物理特性参数，在材料力学、弹性力学中有广泛的应用。其定义为：G=τ/γ，其中G（Mpa）为切变弹性模量；τ为剪切应力（Mpa）；γ为剪切应变（弧度）。混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，E是混凝土的弹性模量。

4、体积模量K（BulkModulus）——体积模量可描述均质各向同性固体的弹性，可表示为单位面积的力，表示不可压缩性。公式如下K＝E/（3×（1-2×v）），其中E为弹性模量，v为泊松比。物体在p0的压力下体积为V0，若压力增加（p0→p0+dP），则体积减小为（V0-dV）。则K=（p0+dP）/（V0-dV）被称为该物体的体积模量。如在弹性范围内，则专称为体积弹性模量。体积模量是一个比较稳定的材料常数。因为在各向均压下材料的体积总是变小的，故K值永为正值，单位MPa。体积模量的倒数称为体积柔量。体积模量和拉伸模量、泊松比之间有关系：E=3K（1-2μ）。压缩模量（CompressionMo

5、dulus）——压缩模量指压应力与压缩应变之比。储能模量E'——储能模量E'实质为杨氏模量，表述材料存储弹性变形能量的能力。储能模量表征的是材料变形后回弹的指标。储能模量E'是指在一个变化周期内所储存能量的能力，通常指弹性。耗能模量E''——耗能模量E''是模量中应力与变形异步的组元；表征材料耗散变形能量的能力，体现了材料的粘性本质。耗能模量E''指的是在一个变化周期内所消耗能量的能力，通常指粘性。切线模量（TangentModulus）——切线模量就是塑性阶段，屈服极限和强度极限之间的曲线斜率。是应力应变曲线上应力对应变的一阶导数。其大小与应力水平有关，并非一定值。切线模量一般用于增量有限

6、元计2算。切线模量和屈服应力的单位都是N/m。截面模量——截面模量又称为截面系数或截面抵抗矩，是构件截面的一个力学特性。是表示构件截面抵抗某种变形能力的指标，如抗弯截面模量、抗扭截面模量等。它只与截面的形状及中和轴的位置有关，而与材料本身的性质无关。强度——强度是指某种材料抵抗破坏的能力，即材料抵抗变形（弹性塑性）和断裂的能力（应力）。一般只是针对材料而言的。它的大小与材料本身的性质及受力形式有关。可分为：屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。如某种材料的抗拉强度、抗剪强度是指这种材料在单位面积上能承受的最大拉力、剪力，与材料的形状无关。拉伸强度和拉伸模量的比较：○1单位都是

7、MPa或GPa；○2拉伸强度是指材料在拉伸过程中最大可以承受的应力，而拉伸模量是指材料在拉伸时的弹性。刚度——刚度（即硬度）指某种构件或结构抵抗变形的能力，是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，主要指引起单位变形时所需要的应力。一般是针对构件或结构而言的。它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截面和形状有关。刚度越高，物体表现的越“硬”。对不同的情况来说，刚度的表示方法不同，比如静态刚度、动态刚