模量、强度、刚度的详细说明

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强度刚度弹性模量的区别和联系

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

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。

材料强度与刚度的基本概念

材料强度与刚度的基本概念

材料强度与刚度的基本概念材料的强度和刚度是工程设计和材料选择中非常重要的指标。

在设计和制造过程中,了解材料的强度和刚度特性对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。

本文将介绍材料强度和刚度的基本概念,并探讨它们在工程实践中的重要性。

一、强度的概念材料的强度是指材料在受力时所能承受的最大应力。

强度可以通过材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等物理参数来表示。

抗拉强度是指材料在拉伸条件下能抵抗拉伸破坏的能力,抗压强度是指材料在受到压缩时能抵抗压碎破坏的能力,抗剪强度是指材料在受到剪切力时能抵抗剪断破坏的能力。

材料的强度与其化学成分、晶体结构、热处理等因素密切相关。

不同材料的强度范围差异很大,例如,金属材料通常具有较高的强度,而塑料材料则具有较低的强度。

强度的高低直接关系到材料在使用条件下是否能够承受外部载荷而不发生破坏。

二、刚度的概念刚度是指材料在受力时的抵抗变形能力。

刚度可以通过材料的弹性模量来表示,即材料在弹性变形阶段抵抗外力变形的能力。

弹性模量是材料在单位应力作用下单位应变的比例系数。

刚度越大,材料的变形能力越小,意味着材料更加刚硬。

在设计中,刚度非常重要,尤其是在需要准确控制结构形变的场合。

如果材料的刚度过小,结构容易发生不可预测的变形,导致设计破坏或功能失效。

因此,选择具有合适刚度的材料对于确保结构的稳定性和可靠性至关重要。

三、强度与刚度的关系强度和刚度在某种程度上是相关的,但并不总是一致的。

强度和刚度的关系取决于材料的性质和应用情况。

例如,钢材具有较高的强度和刚度,而橡胶具有较低的强度和刚度。

在某些情况下,强度和刚度可能成反比。

例如,在某些结构中,为了减小结构的重量和材料消耗,可以采用强度较低但刚度较高的材料。

因为刚度较高的材料可以提供足够的支撑力,从而保持结构的稳定,而强度要求较低。

然而,在其他情况下,强度和刚度可能成正比。

例如,在需要承受大量外部载荷的结构中,需要选择强度和刚度都较高的材料。

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

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

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元计 算。切线模量和屈服应力的单位都是 N/m 2。
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
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。
单位长度形变所需要施加的力。
法向刚度、剪切刚度的单位同样是 N/m 或 N/mm ,差别在于力的方向不同
刚度一般用弹性模量的大小 E 来表示。而 E 的大小一般与原子间作用力有关,与组织
状态关系不大。 通常钢和铸铁的弹性模量差别很小, 即它们的刚性几乎一样, 但它们的强度
差别却很大。
“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
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。 量为杨氏模量。钢的杨氏模量大约为

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

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

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。

机械设计中的强度与刚度分析

机械设计中的强度与刚度分析

机械设计中的强度与刚度分析在机械设计中,强度和刚度是两个重要的概念。

强度指的是材料或结构在承受外部力作用下不发生破坏的能力,而刚度则是指材料或结构在受力时的变形程度。

强度和刚度分析是机械设计中不可或缺的步骤,它们对于确保产品的可靠性和安全性起着至关重要的作用。

一、强度分析强度分析主要是对材料或结构在受力情况下的承载能力进行评估。

在机械设计中,强度分析常常涉及到材料的抗拉、抗压、抗弯等性能。

通过对材料的强度进行分析,可以确定产品是否满足设计要求,是否能够承受预期的工作载荷。

在强度分析中,常用的方法包括理论计算和有限元分析。

理论计算是通过应力和变形的理论公式进行计算,可以快速得到初步的结果。

而有限元分析则是通过将结构离散为有限个小单元,利用计算机进行数值模拟,得到更加精确的结果。

无论采用哪种方法,都需要根据具体的受力情况和材料性能进行合理的假设和参数选择。

强度分析还需要考虑到材料的疲劳寿命。

在实际使用中,材料会受到循环载荷的作用,长时间的循环载荷会导致材料的疲劳破坏。

因此,在强度分析中需要考虑到材料的疲劳寿命,以确保产品在使用寿命内不会发生疲劳破坏。

二、刚度分析刚度分析主要是对材料或结构在受力情况下的变形程度进行评估。

在机械设计中,刚度分析常常涉及到材料或结构的弹性变形。

通过对材料或结构的刚度进行分析,可以确定产品在受力情况下的变形程度,从而保证产品的工作性能和精度。

刚度分析需要考虑到材料的弹性模量和几何形状等因素。

弹性模量是描述材料抵抗变形的能力的物理量,不同材料具有不同的弹性模量。

几何形状则决定了材料或结构在受力时的变形程度,不同形状的结构会有不同的刚度。

刚度分析还需要考虑到材料或结构的稳定性。

在受到外部力作用时,材料或结构可能会发生失稳现象,导致变形超过可接受范围。

因此,在刚度分析中需要考虑到稳定性的影响,以确保产品在受力情况下不会失去稳定性。

三、强度与刚度的关系强度和刚度在机械设计中是密切相关的。

机械制造基础3_材料的力学性能指标

机械制造基础3_材料的力学性能指标

机械制造基础3_材料的力学性能指标材料的力学性能指标是指材料在力学加载下的表现和性能参数,用来评估材料的强度、刚度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。

以下将介绍常见的材料力学性能指标。

1.强度:材料的强度指的是其所能承受的最大应力。

常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。

屈服强度是材料在弹性阶段的抗拉、抗压应力,即在材料开始发生塑性变形之前所能承受的应力。

抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力,抗压强度是材料在受压过程中的最大应力。

2.刚度:材料的刚度指的是其抵抗变形的能力。

常见的刚度指标有弹性模量、切变模量等。

弹性模量是材料在弹性阶段的刚度大小,可以描述材料在拉伸或压缩时的回复能力。

切变模量是材料在剪切变形时的刚度大小,可以衡量材料的抗扭转能力。

3.韧性:材料的韧性指的是其在断裂前能够吸收的能量。

常见的韧性指标有延伸率、冲击韧性、断裂伸长率等。

延伸率表示材料在受拉时能够延长的程度,冲击韧性表示材料在受冲击载荷下的抵抗性能,断裂伸长率是材料在断裂前拉伸的长度与初始长度之比。

4.耐磨性:材料的耐磨性指的是其抗磨损能力。

常见的耐磨性指标有硬度、摩擦系数等。

硬度表示材料抵抗表面划伤、模具磨损等形变的能力,摩擦系数表示材料表面与其他物体接触时的磨擦阻力。

5.抗疲劳性:材料的抗疲劳性指的是其抵抗循环加载下疲劳破坏的能力。

常见的抗疲劳性指标有疲劳极限、疲劳寿命等。

疲劳极限是材料在疲劳加载下所能承受的最大应力,疲劳寿命表示材料在循环加载下能够承受的加载次数。

除了上述指标外,材料还有其他性能指标,如导热性能、热膨胀系数、电导率等,这些性能指标主要用于材料的特殊应用领域。

总而言之,材料的力学性能指标是评估材料力学特性的重要依据,不同的材料具有不同的力学性能指标,根据具体应用需求选择合适的材料和合适的力学性能指标是非常重要的。

模量、强度、刚度的详细说明

模量、强度、刚度的详细说明

模量、强度、刚度的详细说明(总6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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×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。

强度和刚度的概念与区别

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。

混凝土材料的力学特性

混凝土材料的力学特性

混凝土材料的力学特性一、介绍混凝土是一种常用的建筑材料,具有优良的力学性能和耐久性。

混凝土的力学特性对于结构的设计和施工具有重要影响。

本文将介绍混凝土的力学特性,包括强度、刚度、韧性和疲劳性能等方面的内容。

二、混凝土的强度混凝土的强度是指其在受到外力作用下抵抗破坏的能力。

混凝土的强度可分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度三种。

其中,抗压强度是最重要的指标,通常用于混凝土的设计和评价。

1. 抗压强度混凝土的抗压强度是指在标准试件上,经过一定时间的养护后,受到垂直于试件轴线方向的压力作用下,试件发生破坏的最大应力值。

混凝土的抗压强度与配合比、水胶比、骨料种类和质量、养护条件等因素有关。

通常,混凝土的抗压强度在28天龄期时达到峰值,其后逐渐趋于稳定。

2. 抗拉强度混凝土的抗拉强度与抗压强度相比较低,通常只有抗压强度的10%左右。

因此,在混凝土结构中,钢筋被用来承受拉应力,混凝土则承受压应力。

混凝土的抗拉强度通常用间接试验方法来测定,如梁的挠度法、环形试件法等。

3. 抗剪强度混凝土的抗剪强度是指在试件上,经过一定时间的养护后,受到平面内剪切力作用下,试件发生破坏的最大应力值。

混凝土的抗剪强度与试件形状、尺寸、加载速率、配合比等因素有关。

通常,混凝土的抗剪强度与其抗压强度成正比关系。

三、混凝土的刚度混凝土的刚度是指其在受到外力作用下的变形程度。

混凝土的刚度可分为弹性模量、剪切模量和泊松比三种。

1. 弹性模量混凝土的弹性模量是指在小应变范围内,混凝土的应力与应变之比。

混凝土的弹性模量与其强度和密度有关,通常在抗压强度越高、密度越大的情况下,弹性模量越大。

2. 剪切模量混凝土的剪切模量是指在试件上,经过一定时间的养护后,受到平面内剪切力作用下,试件发生剪切变形的应力与应变之比。

混凝土的剪切模量通常比其弹性模量小。

3. 泊松比混凝土的泊松比是指在试件上,经过一定时间的养护后,沿垂直于应力方向的试件截面上的横向应变与纵向应变之比。

模量、强度、刚度的详细说明

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 。

强度和刚度通俗理解

强度和刚度通俗理解

强度和刚度通俗理解强度和刚度是物理学中非常重要的概念,它们在工程学、材料学、建筑学等领域中都具有重要的应用价值。

本文将从通俗易懂的角度出发,对强度和刚度的含义、特点和应用进行详细的解析和阐述。

一、强度的概念强度是指物体抵抗外力破坏的能力,也就是物体的承载能力。

通俗来说,强度就是物体能够承受多大的压力、拉力、剪切力等外力而不发生破坏的能力。

强度是一个物体的核心指标,决定了物体在使用过程中能否承受外力而不发生破坏。

强度的单位是牛顿/平方米(N/m),常用的强度指标有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

抗拉强度是指材料在拉伸过程中承受的最大拉力,抗压强度是指材料在受到压缩力作用下承受的最大压力,抗弯强度是指材料在受到弯曲力作用下承受的最大弯矩。

不同的材料强度不同,如钢材的强度远大于木材、塑料等材料。

二、强度的特点1. 强度是材料的固有属性强度是材料的固有属性,与物体的大小、形状等因素无关。

同样大小的不同材料之间的强度差异很大,如钢材的强度远大于铝材、铜材等材料。

2. 强度与材料的质量有关材料的质量是影响强度的重要因素。

质量好的材料通常强度更高,因为它们的内部结构更加均匀,没有明显的缺陷或瑕疵。

3. 强度与温度有关温度是影响材料强度的重要因素之一。

一般来说,当温度升高时,材料的强度会下降。

这是因为温度升高会导致材料分子振动加剧,从而使材料的结构松弛,强度下降。

三、刚度的概念刚度是指物体抵抗变形的能力,也就是物体的变形能力。

通俗来说,刚度就是物体在受到外力作用下发生变形的能力。

刚度与强度有一定的关系,但并不完全相同。

强度是指物体承载能力的大小,而刚度是指物体受到外力作用下发生变形的程度。

刚度的单位是牛顿/米(N/m),常用的刚度指标有弹性模量、剪切模量等。

弹性模量是指材料在弹性变形范围内单位应力下单位应变的比例,也称为杨氏模量。

剪切模量是指材料在剪切变形范围内单位剪切应力下单位剪切应变的比例。

四、刚度的特点1. 刚度是材料的固有属性刚度是材料的固有属性,与物体的大小、形状等因素无关。

强度,刚度,弹性模量的区别和联系

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

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
体积减少百分之001密度就增加百分之001体积模量并不是负值从前面定义式中可以看出也并不是气体才有体积模量一切固体液体气体都有体积模量倒是液体和气体没有杨氏模量和剪切模量
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

材料的力学性能和弹性模量

材料的力学性能和弹性模量

材料的力学性能和弹性模量材料的力学性能和弹性模量是材料科学中非常重要的参数,它们与材料的力学行为和性能密切相关。

本文将对材料的力学性能和弹性模量进行详细介绍和分析。

一、力学性能1. 强度:材料的强度是指材料在受力情况下能够承受的最大应力。

强度高的材料具有较高的抗拉、抗压等能力,常用来制造承重结构或需要抗外力作用的零部件。

2. 韧性:材料的韧性是指材料在受力情况下能够吸收能量的能力。

韧性高的材料能够在受到冲击或弯曲时发生塑性变形而不易断裂,常用于制造需要抗冲击或吸能的零部件。

3. 延展性:材料的延展性是指材料在受力情况下能够发生塑性变形的能力,即能够被拉长或压扁。

延展性高的材料具有较好的可加工性和适应性,常用于制造需要复杂形状或变形的零部件。

4. 脆性:材料的脆性是指材料在受力情况下发生断裂的倾向。

脆性高的材料容易发生断裂,常用于制造需要刚性和脆性的结构或零部件。

二、弹性模量弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之间的比例关系。

常用的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比。

1. 杨氏模量:杨氏模量是指材料在拉伸或压缩过程中单位面积的应力与应变之间的比值。

杨氏模量越大,材料的刚度越高,即抵抗外力变形的能力越强。

2. 剪切模量:剪切模量是指材料在剪切过程中单位面积的剪应力与剪应变之间的比值。

剪切模量描述了材料在剪切应力作用下的变形特性。

3. 泊松比:泊松比是指材料在受力方向上的拉伸或压缩与垂直方向上的应力变形之间的比值。

泊松比描述了材料在受力作用下的变形特性,对材料的破坏和失效具有重要的影响。

三、材料选择和应用材料的力学性能和弹性模量是根据具体应用需求进行选择的。

不同的材料在力学性能和弹性模量上具有各自的优势和适用范围。

1. 金属材料:金属材料具有优异的强度和韧性,常用于制造机械零件、建筑结构和汽车零件等需要抗拉、抗压和抗冲击能力的领域。

2. 高分子材料:高分子材料具有良好的延展性和可加工性,常用于制造塑料制品、橡胶制品和纤维材料等需要复杂形状和变形能力的领域。

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

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。

机械设计基础强度和刚度分析

机械设计基础强度和刚度分析

机械设计基础强度和刚度分析强度与刚度是机械设计中非常重要的两个概念,它们是衡量机械零件或结构是否能够承受外部载荷并保持形状不变的关键指标。

在本文中,我将对机械设计基础强度和刚度进行详细分析,探讨其概念、原理和计算方法。

一、强度分析强度是指材料抵抗破坏的能力,即材料在外部载荷作用下不产生破坏或破坏程度较小的能力。

在机械设计中,强度分析是确定机械零件或结构是否能够在预定工作条件下安全运行的关键步骤。

强度分析需要考虑到所使用材料的强度性能指标,例如抗拉强度、屈服强度和硬度等。

强度分析可以分为静力学分析和动力学分析两种。

静力学分析是在静止状态下确定机械零件或结构的强度,而动力学分析则是在运动状态下考虑外部载荷的作用。

在进行强度分析时,常用的方法包括受力分析、有限元分析和试验验证等。

二、刚度分析刚度是指材料或结构对外部载荷产生变形的抵抗能力,即材料或结构发生彻底破坏之前所能承受的变形程度。

在机械设计中,刚度分析是为了确定机械零件或结构是否具有足够的刚度来满足设计要求。

刚度分析通常涉及到材料的弹性模量、几何形状和载荷等因素。

刚度分析可以分为线性静力学分析和非线性分析两种。

线性静力学分析是在小变形范围内考虑材料或结构的刚度,而非线性分析则会考虑材料的非线性力学特性,例如材料的塑性变形和接触变形等。

三、强度与刚度的计算方法1. 强度计算方法强度计算常采用极限强度理论、疲劳强度理论和应力综合强度理论等方法。

极限强度理论是基于材料的屈服强度进行计算,疲劳强度理论是考虑材料在长期循环载荷下的强度,而应力综合强度理论则是综合考虑多种载荷状态下的强度。

这些方法通过应力和变形的关系来评估机械零件或结构的强度。

2. 刚度计算方法刚度计算常使用材料的弹性模量和几何形状的刚度矩阵进行计算。

弹性模量是材料刚度的基本性质,而几何形状的刚度矩阵描述了结构在不同方向上的刚度分布。

刚度计算可以采用解析方法、有限元分析和试验验证等途径。

四、示例分析以某机械零件的强度和刚度分析为例,假设该零件受到静止载荷作用。

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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 。

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。

其定义为:G=τ/γ,其中G为切变弹性模量(MPa);τ为剪切应力(MPa);2.2、体积模量K(Bulk Modulus):
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。

性质: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(modulus of volume elasticity)。

如在弹性范围内,则专称为体积弹性模量。

体积模量K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)。

2.3、压缩模量(Compression Modulus):
压缩模量指压应力与压缩应变之比。

在完全侧限条件下,土的竖向附加应力增量与相应的应变增量之比值,它可以通过室内压缩试验获得。

实验上可由应力—应变曲线起始段的斜率确定。

径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。

土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比,是通过室内试验
得到的,是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。

2.4、土的变形模量
土的变形模量是通过现场载荷试验求得的压缩性指标,即在部分侧限条件下,其应力增量与相应的应变增量的比值。

能较真实地反映天然土层的变形特性。

其缺点是载荷试验设备笨重、历时长和花钱多,且深层土的载荷试验在技术上极为困难,故常常需要根据压缩模量的资料来估算土的变形模量。

2.5、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'是指粘弹性材料在交变应力作用下一个周期内储存能量的能力,通常指弹性。

3、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。

4、切线模量(Tangent Modulus):
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元计算。

切线模量和屈服应力的单位都是N/m2。

5、截面模量:
截面模量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。

在有些书上,截面模量又称为截面系数或截面抵抗矩等。

6、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。

例如抗拉强度和拉伸模量的比较:他们的单位都是MPa或GPa。

抗拉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。

对于钢材,例如45号钢,拉伸模量在100MPa的量级,一般有200-500MPa,而拉伸模量在100GPa量级,一般是180-210Gpa。

7、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”。

对不同的东西来说,刚度的表示方法不同,比如静态刚度、动态刚度、环刚度等。

一般来说,刚度的单位是牛顿/米,或者牛顿/毫米,表示产生单位长度形变所需要施加的力。

法向刚度、剪切刚度的单位同样是N/m或N/mm,差别在于力的方向不同。

一般用弹性模量的大小E来表示,而E的大小一般仅与原子间作用力有关,与组
织状态关系不大。

通常钢和铸铁的弹性模量差别很小,即它们的刚性几乎一样,但它们的强度差别却很大。

“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:
(1)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=E(dL/L)
(2)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=G*a
(3)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: p=K(-dV/V)。

注:液体只有体积模量,其他弹性模量都为零,所以就用弹性模量代指体积模量。

一般弹性体的应变都是非常小的,即体积的改变量和原来的体积相比,是一个很小的数。

在这种情况下,体积相对改变量和密度相对改变量仅仅正负相反,大小是相同的,例如:体积减少百分之0.01,密度就增加百分之0.01。

体积模量并不是负值(从前面定义式中可以看出),也并不是气体才有体积模量,一切固体、液体、气体都有体积模量,倒是液体和气体没有杨氏模量和剪切模量。

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