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文檔簡介
I=JI=J“模量”可以理解為是一種標準量或指標。材料的“模量”一般前面要加說明語,如彈性模量、壓縮模量、剪切模量、截面模量等。這些都是與變形有關的I=JI=J一種指標。楊氏模量(Young'sModulus):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。(正應力)=E8(正應變)成立,式中。為正應力,8為正應變,E為彈性模量,是與材料有關的常數,與材料本身的性質有關。楊(ThomasYoung1773?1829)在材料力學方面,研究了剪形變,認為剪應力是一種彈性形變。1807年,提出彈性模量的定義,為此后人稱彈性模量為楊氏模量。鋼的楊氏模量大約為2X1011N?m-2,銅的是1.1X1011N?m-2。彈性模量(ElasticModulus)E:彈性模量E是指材料在彈性變形范圍內(即在比例極限內),作用于材料上的縱向應力與縱向應變的比例常數。也常指材料所受應力如拉伸,壓縮,彎曲,扭曲,剪切等)與材料產生的相應應變之比。彈性模量是表征晶體中原子間結合力強弱的物理量,故是組織結構不敏感參數。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。彈性模量E在比例極限內,應力與材料相應的應變之比。對于有些材料在彈性范圍內應力-應變曲線不符合直線關系的,則可根據需要可以取切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的辦法來代替它的彈性模量值。根據不同的受力情況,分別有相應的拉伸彈性模量modulusofelasticityfortension(楊氏模量)、剪切彈性模量shearmodulusofelasticity(剛性模量)、體積彈性模量、壓縮彈性模量等。剪切模量G(ShearModulus):剪切模量是指剪切應力與剪切應變之比。剪切模數G二剪切彈性模量G二切變彈性模量G切變彈性模量G,材料的基本物理特性參數之一,與楊氏(壓縮、拉伸)彈性模量E、泊桑比v并列為材料的三項基本物理特性參數,在材料力學、彈性力學中有廣泛的應用。其定義為:G=t/y,其中G(Mpa)為切變彈性模量;t為剪切應力(Mpa);Y為剪切應變(弧度)。體積模量K(BulkModulus):體積模量可描述均質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/(3X(1-2Xv)),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: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K=(p0+dP)/(V0-dV)被稱為該物體的體積模量(modulusofvolumeelasticity)。如在彈性范圍內,則專稱為體積彈性模量。體積模量是一個比較穩定的材料常數。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(1-2u)o壓縮模量(CompressionModulus):壓縮模量指壓應力與壓縮應變之比。儲能模量E':儲能模量E'實質為楊氏模量,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儲存能量的能力,通常指彈性;耗能模量E'':耗能模量E''是模量中應力與變形異步的組元;表征材料耗散變形能量的能力,體現了材料的粘性本質。耗能模量E''指的是在一個變化周期內所消耗能量的能力。通常指粘性切線模量(TangentModulus):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。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/m2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無關。在有些書上,截面模量又稱為截面系數或截面抵抗矩等。強度:強度是指某種材料抵抗破壞的能力,即材料抵抗變形(彈性\塑性)和斷列的能力(應力)。一般只是針對材料而言的。它的大小與材料本身的性質及受力形式有關。可分為:屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。如某種材料的抗拉強度、抗剪強度是指這種材料在單位面積上能承受的最大拉力、剪力,與材料的形狀無關。例如拉伸強度和拉伸模量的比較:他們的單位都是MPa或GPa。拉伸強度是指材料在拉伸過程中最大可以承受的應力,而拉伸模量是指材料在拉伸時的彈性。對于鋼材,例如45號鋼,拉伸模量在100MPa的量級,一般有200—500MPa,而拉伸模量在100GPa量級,一般是180—210Gpa。剛度:剛度(即硬度)指某種構件或結構抵抗變形的能力,是衡量材料產生彈性變形難易程度的指標,主要指引起單位變形時所需要的應力。一般是針對構件或結構而言的。它的大小不僅與材料本身的性質有關,而且與構件或結構的截面和形狀有關。剛度越高,物體表現的越“硬”。對不同的東西來說,剛度的表示方法不同,比如靜態剛度、動態剛度、環剛度等。一般來說,剛度的單位是牛頓/米,或者牛頓/毫米,表示產生單位長度形變所需要施加的力。法向剛度、剪切剛度的單位同樣是N/m或N/mm,差別在于力的方向不同一般用彈性模量的大小E來表示.而E的大小一般僅與原子間作用力有關,與組織狀態關系不大。通常鋼和鑄鐵的彈性模量差別很小,即它們的剛性幾乎一樣,但它們的強度差別卻很大。“彈性模量”是描述物質彈性的一個物理量,是一個總稱,包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。所以,“彈性模量”和“體積模量”是包含關系。一般地講,對彈性體施加一個外界作用(稱為“應力”)后,彈性體會發生形狀的改變(稱為“應變”),“彈性模量”的一般定義是:應力除以應變。例如:線應變——對一根細桿施加一個拉力F,這個拉力除以桿的截面積S,稱為“線應力”,桿的伸長量dL除以原長L,稱為“線應變”。線應力除以線應變就等于楊氏模量E:F/S=E(dL/L)剪切應變對一塊彈性體施加一個側向的力f(通常是摩擦力),彈性體會由方形變成菱形,這個形變的角度a稱為“剪切應變”,相應的力f除以受力面積S稱為“剪切應力”。剪切應力除以剪切應變就等于剪切模量G:f/S二G*a體積應變對彈性體施加一個整體的壓強p,這個壓強稱為“體積應力”,彈性體的體積減少量(-dV)除以原來的體積V稱為“體積應變”,體積應力除以體積應變就等于體積模量:p=K(-dV/V)注:液體只有體積模量,其他彈性模量都為零,所以就用彈性模量代指體積模量。一般彈性體的應變都是非常小的,即,體積的改變量和原來的體積相比,是一個很小的數。在這種情況下,體積相對改變量和密度相對改變量僅僅正負相反,大小是相同的,例如:體積減少百分之0.01,密度就增加百分之0.01。體積模量并不是負值(從前面定義式中可以看出),也并不是氣體才有體積模量,一切固體、液體、氣體都有體積模量,倒是液體和氣體沒有楊氏模量和剪切模量。
第六章彈塑性本構關翁■性力學it車芥訴土停幃力#*本由程戲11勤主于國”用壹關*,,岸忤土在F,w登魔JP*
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