强度-刚度--弹性模量区别
强度刚度弹性模量的区别和联系
强度定义1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。
强度包括材料强度和结构强度两方面。
强度问题有狭义和广义两种涵义。
狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。
广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题,有时还包括机械振动问题。
强度要求是机械设计的一个基本要求。
材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。
影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态,载荷性质、加载速率、温度和介质等。
按照材料的性质,材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。
①脆性材料强度:铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然,几乎没有塑性变形。
脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。
强度极限有两种:拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限,压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。
②塑性材料强度:钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形,它在卸载后不能消失,也称残余变形。
塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。
材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象(应力不变的情况下应变不断增大的现象)时的应力。
对于没有屈服现象的塑性材料,取与0。
2%的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限,用σ0。
2表示。
③带裂纹材料的强度:常低于材料的强度极限,计算强度时要考虑材料的断裂韧性(见断裂力学分析)。
对于同一种材料,采用不同的热处理制度,则强度越高的断裂韧性越低。
按照载荷的性质,材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。
材料在静载荷下的强度,根据材料的性质,分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。
材料受冲击载荷时,屈服极限和强度极限都有所提高(见冲击强度)。
材料受循环应力作用时的强度,通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准(见疲劳强度设计)。
杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度
杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度、柔度、刚性、柔性、泊松比、剪切应变、体积应变“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's Modulus):杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,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。
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。
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。
钢的杨氏模量大约为2×1011N·m-2,铜的是1.1×1011 N·m-2。
弹性模量和杨氏模量很相似,弹性模量有拉伸和剪切的两个方向,杨氏主要指的是拉伸的。
测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。
弹性模量(Elastic Modulus):弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内),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,扭曲,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。
刚度与弹性模量的区别
刚度维基百科,自由的百科全书刚度是材料力学中的名词,定义为施力与所产生变形量的比值,表示材料或结构抵抗变形的能力。
公式记为其中k表示刚度,P表示施力,δ表示变形量(变形后的长度减去原长或原长减去变形后的长度)。
在国际单位制中,刚度的单位为牛/米。
一般应用于胡克定律作系统的振动分析。
目录1 与弹性的关系2 工程学中的应用3 相关领域4 参考与弹性的关系通常, 弹性模量与刚度不同. 弹性模量是材料组成的性质; 刚度是结构的性质. 就是说, 模量是材料的内部性质; 刚度是固体的外延性质,它取决于材料,形状及边界条件. 例如, 对于一个受压或受拉的元素, 其轴向刚度为其中A为横截面面积;E为拉伸弹性模量(杨氏模量),L为元素的长度。
类似地, 其转动刚度为其中I为惯性矩;n是一个依赖于边界条件的整数(对于固端等于4)。
对于无约束单轴受拉或受压的特殊情况,杨氏模量可以被认为是材料刚度的一个测度。
工程学中的应用结构刚度在许多工程应用当中非常重要, 所以在选择材料的时候,弹性模量是一个经常需要考虑的重要性质。
当需要减小挠度时,高弹性模量的材料更适合。
但当需要柔韧性时,低弹性模量的材料更满足需求。
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相关领域参考固体力学物理量。
工程材料名词解释
工程材料名词解释一、性能㈠使用性能1、力学性能⑴刚度:材料抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量:⑵强度:材料抵抗变形和破坏的能力。
指标:抗拉强度σ b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度σ s—材料产生微量塑性变形时的应力。
条件屈服强度σ 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度σ -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶塑性:材料断裂前承受最大塑性变形的能力。
指标为⑷硬度:材料抵抗局部塑性变形的能力。
指标为HB、HRC。
⑸冲击韧性:材料抵抗冲击破坏的能力。
指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹断裂韧性:材料抵抗内部裂纹扩展的能力。
指标为K1C。
2、化学性能⑴耐蚀性:材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵抗氧化性:材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性:材料抵抗磨损的能力。
㈡工艺性能1、铸造性能:液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能:成型性与变形抗力。
3、切削性能:对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能:产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能:淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
二、晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴晶体:原子呈规则排列的固体。
晶格:表示原子排列规律的空间格架。
晶胞:晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.⑵三种常见纯金属的晶体结构⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数:晶面三坐标截距值倒数取整加()②晶向指数:晶向上任一点坐标值取整加[ ]立方晶系常见的晶面和晶向⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向在立方晶系中,指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属⑴多晶体结构:由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒:组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界:晶粒之间的交界面。
⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位①点缺陷空位:晶格中的空结点。
间隙原子:挤进晶格间隙中的原子。
置换原子:取代原来原子位置的外来原子。
材料力学入门了解材料的强度和刚度
材料力学入门了解材料的强度和刚度强度和刚度是材料力学中重要的性能指标,对于材料的使用和设计具有决定性的影响。
强度是材料抵抗外部加载的能力,而刚度则衡量了材料对外力的响应程度。
本文将介绍材料的强度和刚度的概念,以及它们在材料力学中的应用。
一、强度强度是材料抵抗外部加载的能力,可以理解为材料的承载能力。
它通常通过抗拉强度来衡量,在材料力学中用σ表示。
抗拉强度是指在材料受到拉伸时能够承受的最大应力。
当超过材料的抗拉强度时,材料会发生破坏。
材料的抗拉强度与其组成成分、晶体结构、热处理等因素有关。
不同材料具有不同的抗拉强度,一般来说,金属材料的抗拉强度较高,而塑料材料的抗拉强度较低。
工程师在设计结构时需要考虑到所使用材料的抗拉强度,以确保结构的安全可靠性。
二、刚度刚度是材料对外力的响应程度,也称为弹性模量。
它描述了材料在受到外力作用后的变形程度。
刚度可以理解为材料的硬度或刚性程度,表示材料对变形的抵抗能力。
刚度通常使用弹性模量E来表示,其单位是帕斯卡。
不同材料具有不同的刚度,比如钢材和铝材的弹性模量差异较大。
刚度高的材料在受到外力时会产生较小的变形,而刚度低的材料则容易发生较大的变形。
工程师在结构设计中需要考虑到所使用材料的刚度,以确保结构在外力作用下不会发生过大的变形。
三、强度和刚度的关系强度和刚度是材料力学中密切相关的指标,但并不代表相同的性质。
强度主要指材料的抵抗外部加载的能力,衡量了材料承受力的大小;而刚度则表示材料在受力后的变形程度,衡量了材料对变形的抵抗能力。
在某些情况下,强度和刚度之间可能存在一定的关系。
比如对于某些材料,其强度较高,但刚度较低。
这意味着该材料可以承受较大的外力,但在承受外力后会发生较大的变形。
而对于另一些材料,其强度较低,但刚度较高。
这意味着该材料在受力时变形较小,但承受的外力相对较少。
工程师在实际应用中需要综合考虑材料的强度和刚度,以满足设计要求。
在一些应用中,如建筑、航天等领域,需要选择材料同时具备较高的强度和刚度;而在一些其他的应用中,如柔性材料的设计,可能更注重材料的刚度,而不是强度。
刚度和强度
刚度和强度概述:刚度和强度是材料工程领域中两个重要的概念。
它们描述了材料在受力时的性能和行为。
刚度是指材料对应力的响应能力,是材料抵抗形变的能力。
强度则是材料抵抗断裂或破坏的能力。
本文将详细介绍刚度和强度以及它们在材料工程中的应用。
一、刚度刚度是指材料对应力的响应能力,即材料在受力时沿受力方向的形变能力。
刚度可以反映材料的刚性程度,刚性较高的材料具有较高的刚度,刚性较低的材料具有较低的刚度。
1.1 线性刚度线性刚度是指材料在小应变范围内,应力和应变成正比关系。
常见的线性刚度指标有弹性模量、剪切模量等。
弹性模量是描述材料沿受力方向的刚度,剪切模量是描述材料在剪切方向的刚度。
这些指标可以用来评估材料在小应力下的变形能力,研究材料的刚性特征。
1.2 非线性刚度非线性刚度是指材料在较大应变范围内,应力和应变不再成正比关系。
这是由于材料的内部结构和性质发生变化导致的。
非线性刚度的研究对于了解材料在高应力条件下的力学行为具有重要意义。
常见的非线性刚度指标有切线模量、塑性刚度等。
切线模量是描述材料在非线性范围内的刚度,塑性刚度是描述材料在塑性变形时的刚度。
二、强度强度是材料抵抗断裂或破坏的能力。
强度可以分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
强度与刚度的区别在于,强度是指材料在受力达到一定程度时的承载能力,刚度则是指材料对应力的响应能力。
2.1 抗拉强度抗拉强度是指材料在受拉应力作用下的最大抗拉应力。
这是一个常用的强度指标,用来描述材料在拉伸过程中的承载能力。
2.2 抗压强度抗压强度是指材料在受压应力作用下的最大抗压应力。
抗压强度是衡量材料抵抗被挤压、压碎的能力。
在工程中,常常需要考虑材料的抗压强度,用来设计和计算承压结构的稳定性。
2.3 抗剪强度抗剪强度是指材料在剪切应力作用下的最大抗剪应力。
抗剪强度是用来描述材料的抗剪能力,常用于评估材料在受剪载荷下的性能。
例如,钢材的抗剪强度是设计桥梁和建筑结构时的重要考虑因素之一。
强度和刚度的概念与区别
强度和刚度的概念与区别强度和刚度是材料力学中重要的概念,用来描述物体的力学性能。
虽然二者都与材料的力学性质相关,但它们有着不同的定义和含义。
强度是材料抵抗外部加载而发生变形、破坏的能力。
它代表了材料的最大承载能力,即能够承受的最大应力。
强度与材料的内部结构、分子间的键合力以及晶界的强度等密切相关。
当材料承受外部加载时,首先出现的是材料的弹性变形,即当加载撤除后材料能够恢复到原来的形状。
然而当加载达到一定程度时,材料会发生塑性变形,此时会有永久性的形状改变。
最终,当外部加载达到一定程度时,材料会失去抵抗外部加载的能力,发生破坏。
因此,强度可分为弹性强度和破坏强度。
刚度是材料对应力施加的响应程度。
它代表了材料的刚性程度,即材料能够抵抗形变的能力。
刚度主要与材料的弹性模量有关,它描述了材料在受到应力时产生的弹性变形的程度。
刚度高的材料对应力的响应较小,即变形较小,刚度低的材料则对应力的响应较大,变形较大。
刚度通常用杨氏模量来衡量。
简而言之,强度和刚度是描述材料力学性能的重要参数,但强度与材料的承载能力相关,而刚度与材料的抵抗形变的能力相关。
强度可以从材料的弹性强度和破坏强度进行划分,而刚度则可以从材料的弹性模量进行评估。
参考文献:1. Ashby, M. F., & Jones, D. R. H. (2006). Engineering materials 1:an introduction to properties, applications and design. Elsevier.2. Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials science and engineering: an introduction (9th ed.). John Wiley & Sons.。
强度和刚度的概念与区别
强度(strength)和刚度(stiffness)是材料力学性质的重要指标,用于描述材料的物理特性和行为。
虽然这两个术语经常用于描述材料的性能,但它们代表的是不同的概念和性质。
下面是对强度和刚度的概念和区别的相关参考内容。
1.强度的概念:强度是材料抵抗外部力和应力的能力,可以理解为材料的“坚固程度”。
在物理学中,强度通常通过该材料能够承受的最大应力来衡量。
强度可以分为以下几种类型:•抗拉强度(tensile strength):材料在拉伸过程中能够承受的最大拉应力。
•抗压强度(compressive strength):材料在受压过程中能够承受的最大压应力。
•抗扭强度(torsional strength):材料在受扭矩过程中能够承受的最大剪应力。
•抗剪强度(shear strength):材料在受剪切过程中能够承受的最大剪应力。
强度的单位通常是帕斯卡(Pascal)或其扩展单位。
2.刚度的概念:刚度是材料抵抗变形的能力,可以理解为材料的“硬度”。
刚度衡量了材料负载下的变形程度。
刚度取决于材料的弹性模量,即材料在受力时变形程度和应力之间的关系。
刚度通常表示为应变与应力之间的比率,即刚度=应力/应变。
刚度越高,材料在给定应力下的变形量越小。
刚度通常用于描述材料对力的响应速度。
高刚度材料(硬材料)通常具有快速的力学响应和较小的变形,而低刚度材料(软材料)通常具有较慢的力学响应和较大的变形。
3.强度和刚度的区别:强度和刚度代表了材料不同的力学性质,可以从以下几个方面进行比较:•概念:强度是描述材料抵抗外部力和应力的能力,而刚度是描述材料抵抗变形的能力。
•单位:强度通常使用帕斯卡或其扩展单位进行表示,而刚度表示为应变与应力之间的比率。
•影响因素:强度取决于材料的组成、晶体结构、材料处理方式等,而刚度取决于材料的弹性模量。
•应用:强度通常用于材料设计和工程应用中,以确保材料可以承受预期的外部载荷。
刚度通常用于设计精度要求高的系统,例如精密仪器和机械装置。
弹性模量、剪切模量、 体积模量 、强度、刚度
弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度"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。
钢的杨氏模量大约为2×1011N?m-2,铜的是1.1×1011N?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(即在比例极限内),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,扭曲,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弹性模量值。
根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulusofelasticityfortension(杨氏模量)、剪切弹性模量shearmodulusofelasticity(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。
剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G切变弹性模量G,材料的基本物理特性参数之一,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。
模量、强度、刚度的详细说明
弹性(杨氏)模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度“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,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。
1、杨氏模量(Young's Modulus) ——E: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)=E·ε(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。
钢的杨氏模量大约为2×1011N/m2,铜的是1.1×1011 N/m2。
2、弹性模量(Elastic Modulus)——E:弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内),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、扭曲、剪切等)与材料产生的相应应变之比。
弹性模量E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弹性模量值。
根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulus of elasticity for tension (杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity (刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。
2.1、剪切模量G(Shear Modulus):剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比。
剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G 。
强度,刚度,弹性模量的区别和联系
强度定义1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。
强度包括材料强度和结构强度两方面。
强度问题有狭义和广义两种涵义。
狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。
广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题,有时还包括机械振动问题。
强度要求是机械设计的一个基本要求。
材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。
影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态,载荷性质、加载速率、温度和介质等。
按照材料的性质,材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。
①脆性材料强度:铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然,几乎没有塑性变形。
脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。
强度极限有两种:拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限,压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。
②塑性材料强度:钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形,它在卸载后不能消失,也称残余变形。
塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。
材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象(应力不变的情况下应变不断增大的现象)时的应力。
对于没有屈服现象的塑性材料,取与0。
2%的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限,用σ0。
2表示。
③带裂纹材料的强度:常低于材料的强度极限,计算强度时要考虑材料的断裂韧性(见断裂力学分析)。
对于同一种材料,采用不同的热处理制度,则强度越高的断裂韧性越低。
按照载荷的性质,材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。
材料在静载荷下的强度,根据材料的性质,分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。
材料受冲击载荷时,屈服极限和强度极限都有所提高(见冲击强度)。
材料受循环应力作用时的强度,通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准(见疲劳强度设计)。
此外还有接触强度(见接触应力)。
ANSYS中几个概念解释 杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度,泊松比
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
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。
) 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。
PRXY 与 NUXY 是有一定关系的:
PRXY/NUXY=EX/EY
杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度,泊松比
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's Modulus):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。
钢的杨⽒模量⼤约为2×1011N·m-2,铜的是1.1×1011 N·m-2。
弹性模量(Elastic Modulus)E:弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在⽐例极限内),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,扭曲,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弹性模量值。
根据不同的受⼒情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulus of elasticity for tension (杨⽒模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity (刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。
剪切模量G(Shear Modulus):剪切模量是指剪切应⼒与剪切应变之⽐。
剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G 切变弹性模量G,材料的基本物理特性参数之⼀,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。
杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度
“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's Modulus):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。
钢的杨氏模量大约为2×1011N·m-2,铜的是1.1×1011N·m-2。
弹性模量(Elastic Modulus)E:弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内),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,扭曲,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弹性模量值。
根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulus of elasticity for tension(杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity(刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。
剪切模量G(Shear Modulus):剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比。
剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G切变弹性模量G,材料的基本物理特性参数之一,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。
强度与刚度的区别
强度与刚度的区别从工程力学的角度上讲:强度是指某种材料抵抗破坏的能力,即材料破坏时所需要的应力。
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。
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。
刚度指某种构件或结构抵抗变形的能力,即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。
不同类型的刚度其表达式也是不同的,如截面刚度是指截面抵抗变形的能力,表达式为材料弹性模量或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。
其中截面拉伸(压缩)刚度的表达式为材料弹性模量和截面面积的乘积;截面弯曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等。
构件刚度是指构件抵抗变形的能力,其表达式为施加于构件上的作用所引起的内力与其相应的构件变形的比值。
其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值;构件抗剪刚度为施加在受剪构件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。
而结构侧移刚度则指结构抵抗侧向变形的能力,为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。
当然,也可以将材料的弹性模量或变形模量理解为材料的刚度。
强度:其法定单位是:牛/平方毫米(N/mm^2),即金属单位面积上所能承受的力的大小。
指金属材料抵抗外力破坏作用的能力。
可分为:抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。
刚度:即硬度,指材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力。
其按测定方法不同可用洛氏(HR)硬度、表面洛氏(HR)硬度、维氏(HV)硬度、布氏(HB)硬度来衡量其大小,但均没单位。
硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。
硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。
(最新整理)弹性模量及刚度关系
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1、弹性模量:(1)定义弹性模量:材料在弹性变形阶段内,正应力和对应的正应变的比值。
材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量.“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。
所以,“弹性模量”和“体积模量"是包含关系.一般地讲,对弹性体施加一个外界作用(称为“应力”)后,弹性体会发生形状的改变(称为“应变”),“弹性模量”的一般定义是:应力除以应变。
例如:线应变—-对一根细杆施加一个拉力F,这个拉力除以杆的截面积S,称为“线应力”,杆的伸长量dL除以原长L,称为“线应变”。
线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L)剪切应变——对一块弹性体施加一个侧向的力f(通常是摩擦力),弹性体会由方形变成菱形,这个形变的角度a称为“剪切应变”,相应的力f 除以受力面积S称为“剪切应力"。
剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a体积应变—-对弹性体施加一个整体的压强p,这个压强称为“体积应力",弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”,体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V)在不易引起混淆时,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量. 单位:E(弹性模量)吉帕(GPa)(2)影响因素弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反映.凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。
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强度-刚度--弹性模量区别强度定义:1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。
强度包括材料强度和结构强度两方面。
强度问题有狭义和广义两种涵义。
狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。
广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题,有时还包括机械振动问题。
强度要求是机械设计的一个基本要求。
材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。
影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态,载荷性质、加载速率、温度和介质等。
按照材料的性质,材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。
①脆性材料强度:铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然,几乎没有塑性变形。
脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。
强度极限有两种:拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限,压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。
②塑性材料强度:钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形,它在卸载后不能消失,也称残余变形。
塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。
材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象(应力不变的情况下应变不断增大的现象)时的应力。
对于没有屈服现象的塑性材料,取与0。
2%的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限,用σ0。
2表示。
③带裂纹材料的强度:常低于材料的强度极限,计算强度时要考虑材料的断裂韧性(见断裂力学分析)。
对于同一种材料,采用不同的热处理制度,则强度越高的断裂韧性越低。
按照载荷的性质,材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。
材料在静载荷下的强度,根据材料的性质,分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。
材料受冲击载荷时,屈服极限和强度极限都有所提高(见冲击强度)。
材料受循环应力作用时的强度,通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准(见疲劳强度设计)。
此外还有接触强度(见接触应力)。
按照环境条件,材料强度有高温强度和腐蚀强度等。
高温强度包括蠕变强度和持久强度。
当金属承受外载荷时的温度高于再结晶温度(已滑移晶体能够回复到未变形晶体所需要的最低温度)时,塑性变形后的应变硬化由于高温退火而迅速消除,因此在载荷不变的情况下,变形不断增长,称为蠕变现象,以材料的蠕变极限为其计算强度的标准。
高温持续载荷下的断裂强度可能低于同一温度下的材料拉伸强度,以材料的持久极限为其计算强度的标准(见持久强度)。
此外,还有受环境介质影响的应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳等材料强度问题。
结构强度指机械零件和构件的强度。
它涉及力学模型简化、应力分析方法、材料强度、强度准则和安全系数。
按照结构的形状,机械零件和构件的强度问题可简化为杆、杆系、板、壳、块和无限大体等力学模型来研究。
不同力学模型的强度问题有不同的力学计算方法。
材料力学一般研究杆的强度计算。
结构力学分析杆系(桁架、刚架等)的内力和变形。
其他形状物体属于弹塑性力学的研究对象。
杆是指截面的两个方向尺寸远小于长度尺寸的物体,包括受拉的杆、受压的柱、受弯曲的梁和受扭转的轴。
板和壳的特点是厚度远小于另外两个方向的尺寸,平的称为板,曲的称为壳。
要解决结构强度问题,除应力分析之外,还要考虑材料强度和强度准则,并研究它们之间的关系。
如循环应力作用下的零件和构件的疲劳强度,既与材料的疲劳强度有关,又与零件和构件的尺寸大小、应力集中系数和表面状态等因素有关。
当循环载荷不规则变化时,还要考虑载荷谱包括载荷顺序的影响。
复合应力情形要用强度理论。
有宏观裂纹情形要用断裂力学分析。
某些零件往往需要同时考虑几种强度准则,加以比较,才能确定最可能出现的失效方式。
大部分的结构强度问题,通常是先确定结构形式,然后根据外载荷进行应力分析和强度校核。
应用电子计算机方法以后,优化设计成为现实的问题,可以先提出一些具体的设计目标(例如要求结构重量最小),然后寻求最佳的结构形式。
2、金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。
按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。
也就是说,强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。
强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。
强度的试验研究是综合性的研究,主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力。
根据受力种类的不同分为以下几种:(1)抗压强度--材料承受压力的能力。
(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。
(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。
(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
3、强度是在“外力作用下,材料抵抗变形和破坏的能力”。
根据外力的作用方式,有多种强度指标,如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
当材料承受拉力时,强度性能指标主要是降伏强度和抗拉强度。
注意强度和硬度是本质上不同的概念。
玻璃等硬而脆的物质虽然硬度大(变形与外力之比小)但强度小(在断裂之前能承受的总外力小)。
对于同系列的金属,此二者可以有一定的对应关系。
强度测量往往需要彻底毁坏材料,而硬度试验则毁坏较小或不毁坏。
所以校定的硬度强度换算关系被用来由硬度推算强度。
金属材料的强度是金属材料的在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
工程上常用来表示金属材料强度的指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。
σS=Fs/AOFs----试样产生屈服现象时所承受的最大外力(N)AO----试样原来的截面积(mm2)σS---屈服强度(Mpa)抗拉强度是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力,用σb=FO/AOFO----试样在断裂前的最大外力(N)AO----试样原来的截面积(mm2)σb---抗拉强度(Mpa)刚度及定义刚度:受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。
材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。
各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。
结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外,还同其几何形状、边界条件等因素以及外力的作用形式有关。
分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。
对于一些须严格限制变形的结构(如机翼、高精度的装配件等),须通过刚度分析来控制变形。
许多结构(如建筑物、机械等)也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。
另外,如弹簧秤、环式测力计等,须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。
在结构力学的位移法分析中,为确定结构的变形和应力,通常也要分析其各部分的刚度。
刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力或力矩来表示,刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。
刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后,会影响机器工作质量的零件尤为重要,如机床的主轴、导轨、丝杠等。
工艺系统的刚度1.基本概念刚度的一般概念是指物体或系统抵抗变形的能力。
用加到物体的作用力与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示。
切削加工过程中,在各种外力作用下,工艺系统各部分将在各个受力方向产生相应变形。
对于工艺系统受力变形,主要研究误差敏感方向上的变形量。
因此,工艺系统刚度定义为:作用于工件加工表面法线方向上的切削力与刀具在切削力作用下相对于工件在法线方向位移的比值工艺系统刚度定义中,力和变形是在静态下测定的,为工艺系统静刚度;变形量是由总切削力作用的综合结果,当引起Y方向位移超出引起的位移时,总位移与Y方向相反,呈负值,此时刀架处于负刚度状态。
负刚度使刀尖扎入工件表面(扎刀),还会使工件产生振动,应尽量避免。
2.工艺系统刚度的计算工艺系统的总变形量应是各个组成环节在同一处的法向变形的叠加已知工艺系统各组成环节的刚度,即可求得工艺系统刚度。
对于工件和刀具,一般说来都是一些简单构件,可用材料力学公式近似计算,如车刀的刚度可以按悬臂梁计算,用三爪卡盘夹持工件,工件的刚度可以按悬臂梁计算,用顶尖加工细长轴,工件的刚度可以按简支梁计算等;对于机床和夹具,结构比较复杂,通常用实验法测定其刚度。
强度与刚度的区别从工程力学的角度上讲:强度是指某种材料抵抗破坏的能力,即材料破坏时所需要的应力。
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。
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。
刚度指某种构件或结构抵抗变形的能力,即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。
不同类型的刚度其表达式也是不同的,如截面刚度是指截面抵抗变形的能力,表达式为材料弹性模量或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。
其中截面拉伸(压缩)刚度的表达式为材料弹性模量和截面面积的乘积;截面弯曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等。
构件刚度是指构件抵抗变形的能力,其表达式为施加于构件上的作用所引起的内力与其相应的构件变形的比值。
其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值;构件抗剪刚度为施加在受剪构件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。
而结构侧移刚度则指结构抵抗侧向变形的能力,为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。
当然,也可以将材料的弹性模量或变形模量理解为材料的刚度。
强度:其法定单位是:牛/平方毫米(N/mm^2),即金属单位面积上所能承受的力的大小。
指金属材料抵抗外力破坏作用的能力。
可分为:抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。
刚度:即硬度,指材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力。
其按测定方法不同可用洛氏(HR)硬度、表面洛氏(HR)硬度、维氏(HV)硬度、布氏(HB)硬度来衡量其大小,但均没单位。
硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。
硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。
硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。
强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。
也就是说,强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。
强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项。