(1) 楊氏模量(Young's Modulus): 楊氏模量就是彈性模量,這是材料力學里的一個概念。對于線彈性材料有公式σ(正應力)=E*ε(正應變)成立,式中σ為正應力,ε為正應變,E為彈性模量,是與材料有關的常數(shù),與材料本身的性質(zhì)有關。
楊(ThomasYoung1773~1829)研究了材料的剪形變,認為剪應力是一種彈性形變。 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力與縱向應變的比例常數(shù)。也常指材料所受應力如拉伸,壓縮,彎曲,扭曲,剪切等)與材料產(chǎn)生的相應應變之比。彈性模量是表征晶體中原子間結(jié)合力強弱的物理量,故是組織結(jié)構不敏感參數(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。
對于某些材料在彈性范圍內(nèi)應力-應變曲線并不符合直線關系的,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力與剪切應變之比。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并列為材料的三項基本物理特性參數(shù),在材料力學、彈性力學中有廣泛的應用。 其定義為:G=τ/γ, 其中G(Mpa)為切變彈性模量;τ為剪切應力(MPa);γ為剪切應變(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。具體可參考大學里的任一本彈性力學書。
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。體積模量是一個比較穩(wěn)定的材料常數(shù)。因為在各向均壓下材料的體積總是變小的,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、泊松比之間有關系:E=3K(1-2μ)。
(5) 壓縮模量(Compression Modulus): 物體在受三軸壓縮時壓應力與壓縮應變的比值。實驗上可由應力-應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力與應變之比,是通過室內(nèi)試驗得到的,是判斷土的壓縮性和計算地基壓縮變形量的重要指標之一。壓縮模量越大,土越堅硬。
(6) 儲能模量Es: 儲能模量Es實質(zhì)為楊氏模量,表述材料存儲彈性變形能量的能力。儲能模量表征的是材料變形后回彈的指標。儲能模量E'是指粘彈性材料在交變應力作用下一個周期內(nèi)儲存能量的能力,通常指彈性。復數(shù)模量的實數(shù)部分,表示黏彈性材料在形變過程中由于彈性形變而儲存的能量。
(7) 耗能模量Ei: 耗能模量Ei是模量中應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)。它表示當材料發(fā)生形變時,能量轉(zhuǎn)化成熱能的阻尼術語,是復雜模型的一個簡單部分,是從能量損耗的角度對“儲能模量”進行分析而產(chǎn)生的術語。耗能模量Ei指的是在一個變化周期內(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,屈服極限和強度極限之間的曲線斜率。是應力應變曲線上應力對應變的一階導數(shù)。其大小與應力水平有關,并非一定值。切線模量一般用于增量有限元計算。切線模量和屈服應力的單位都是N/m^2。
(9) 截面模量: 截面模量是構件截面的一個力學特性。是表示構件截面抵抗某種變形能力的指標,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,而與材料本身的性質(zhì)無關。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) 復合模量(E*,complex modulus) 復合模量包括儲能模量Es和損耗模量Ei,它們之間的關系為: Es=E*cosδ El=E*sinδ |E*|=sqrt(Es^2+El^2)
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