線應(yīng)變

對(duì)一根細(xì)桿施加一個(gè)拉力F，這個(gè)拉力除以桿的截面積S，稱(chēng)為“線應(yīng)力”，桿的伸長(zhǎng)量dL除以原長(zhǎng)L，稱(chēng)為“線應(yīng)變”。線應(yīng)力除以線應(yīng)變就等于楊氏模量E=( F/S)/(dL/L)

剪切應(yīng)變

對(duì)一塊彈性體施加一個(gè)側(cè)向的力f（通常是摩擦力），彈性體會(huì)由方形變成菱形，這個(gè)形變的角度a稱(chēng)為“剪切應(yīng)變”，相應(yīng)的力f除以受力面積S稱(chēng)為“剪切應(yīng)力”。剪切應(yīng)力除以剪切應(yīng)變就等于剪切模量G=( f/S)/a

體積應(yīng)變

對(duì)彈性體施加一個(gè)整體的壓強(qiáng)p，這個(gè)壓強(qiáng)稱(chēng)為“體積應(yīng)力”，彈性體的體積減少量(-dV)除以原來(lái)的體積V稱(chēng)為“體積應(yīng)變”，體積應(yīng)力除以體積應(yīng)變就等于體積模量: K=P/(-dV/V)

在不易引起混淆時(shí)，一般金屬材料的彈性模量就是指楊氏模量，即正彈性模量。

單位：E（彈性模量）兆帕（MPa）

彈性模量的意義

彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù)，從宏觀角度來(lái)說(shuō)，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來(lái)說(shuō)，則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。凡影響鍵合強(qiáng)度的因素均能影響材料的彈性模量，如鍵合方式、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、微觀組織、溫度等。因合金成分不同、熱處理狀態(tài)不同、冷塑性變形不同等，金屬材料的楊氏模量值會(huì)有5%或者更大的波動(dòng)。但是總體來(lái)說(shuō)，金屬材料的彈性模量是一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)，合金化、熱處理（纖維組織）、冷塑性變形等對(duì)彈性模量的影響較小，溫度、加載速率等外在因素對(duì)其影響也不大，所以一般工程應(yīng)用中都把彈性模量作為常數(shù)。

彈性模量可視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)，其值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應(yīng)力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應(yīng)力作用下，發(fā)生彈性變形越小。彈性模量E是指材料在外力作用下產(chǎn)生單位彈性變形所需要的應(yīng)力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)，相當(dāng)于普通彈簧中的剛度。

說(shuō)明

又稱(chēng)楊氏模量，彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)，是物體彈性變形難易程度的表征，用E表示。定義為理想材料有小形變時(shí)應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比。E以σ單位面積上承受的力表示，單位為N/m^2。模量的性質(zhì)依賴于形變的性質(zhì)。剪切形變時(shí)的模量稱(chēng)為剪切模量，用G表示；壓縮形變時(shí)的模量稱(chēng)為壓縮模量，用K表示。模量的倒數(shù)稱(chēng)為柔量，用J表示。

拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限σs和強(qiáng)度極限σb，反映了材料對(duì)力的作用的承受能力，而延伸率δ或截面收縮率ψ，反映了材料塑性變形的能力。為了表示材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形的難易程度，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，材料彈性模量E的意義通常是以零件的剛度體現(xiàn)出來(lái)的，這是因?yàn)橐坏┝慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)定型，在彈性變形范圍內(nèi)的服役過(guò)程中，是以其所受負(fù)荷而產(chǎn)生的變形量來(lái)判斷其剛度的。一般按引起單位應(yīng)變的負(fù)荷為該零件的剛度，例如，在拉壓構(gòu)件中其剛度為：EA0

式中 A0為零件的橫截面積。

由上式可見(jiàn)，要想提高零件的剛度E A0,亦即要減少零件的彈性變形，可選用高彈性模量的材料和適當(dāng)加大承載的橫截面積，剛度的重要性在于它決定了零件服役時(shí)穩(wěn)定性，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要。因此，構(gòu)件的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)說(shuō)，彈性模量E是經(jīng)常要用到的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。

單位指標(biāo)

材料的抗彈性變形的一個(gè)量，材料剛度的一個(gè)指標(biāo)。

鋼材的彈性模量E=2.06e11Pa=206GPa (e11表示10的11次方)

它只與材料的化學(xué)成分有關(guān)，與溫度有關(guān)。與其組織變化無(wú)關(guān)，與熱處理狀態(tài)無(wú)關(guān)。

但是與材料纏繞形狀有一定關(guān)系，比如將一根彈模已知的鋼絲繞成一根彈簧，則彈模會(huì)改變，或者多根鋼絲捻制成絞線，把他當(dāng)成一個(gè)整體來(lái)檢測(cè)彈性模量，其整體彈模與材料本身的彈模是不一樣的。

各種鋼的彈性模量差別很小，金屬合金化對(duì)其彈性模量影響也很小。

1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克力/平方厘米(kgf/cm2)=10巴(bar)=9.8大氣壓(atm)

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克力/平方厘米(kgf/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(atm)

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克力/平方厘米(kgf/cm2)=0.987大氣壓(atm)

1大氣壓(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克力/平方厘米kgf/cm2)=1.0133巴(bar)