
【机】 modulus of rigidity
cut; scissors; clip; lop; shear; snip; trim
【医】 scissors; shears
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
coefficient; modulus; quotiety
【计】 coefficient
【化】 coefficient
【医】 coefficient; quotient
【经】 coefficient; parameter; quotient
剪弹性系数(Shear Modulus)是材料力学中描述材料抵抗剪切变形能力的核心参数,英文对应术语为"Shear Modulus"或"Modulus of Rigidity"。其定义为材料在纯剪切应力作用下,剪切应力(τ)与剪切应变(γ)之间的比例常数,数学表达式为: $$ G = frac{tau}{gamma} $$ 其中,G表示剪弹性系数,单位为帕斯卡(Pa)。该参数在工程领域中被广泛应用于计算材料的抗扭刚度,例如机械轴、弹簧和建筑结构中的梁构件设计。
在物理本质上,剪弹性系数反映了材料原子层间滑移的阻力。金属材料的G值通常介于20-150 GPa之间(如铝为26 GPa,钢为79 GPa),而橡胶等聚合物材料则表现出更低的G值(约0.001-0.1 GPa),这种差异源自不同材料的分子键合方式。美国材料试验协会(ASTM)在标准E143-13中规定了金属材料剪切模量的标准测试方法,采用扭摆试验或超声波传播技术进行测定。
该参数与弹性模量(E)、泊松比(ν)存在理论关联,满足关系式: $$ G = frac{E}{2(1+ν)} $$ 这一公式在《材料力学》(高等教育出版社,刘鸿文著)等经典教材中均有详细推导,为工程计算提供了重要理论基础。实际应用中,航空航天领域常选用高G值的钛合金制造起落架,而汽车悬架系统则通过优化G值实现振动控制与能量吸收的平衡。
剪弹性系数是材料力学中的一个概念,指材料在剪切应力作用下抵抗变形的能力,也称为剪切模量(Modulus of Rigidity)。具体说明如下:
定义
剪弹性系数表示材料在剪切变形时,剪应力(τ)与剪应变(γ)的比值,计算公式为:
$$text{剪切模量} , G = frac{tau}{gamma}$$
其中,τ是剪应力(单位:帕斯卡,Pa),γ是剪应变(无量纲)。
物理意义
它反映材料在剪切力作用下的刚性。剪切模量越大,材料抵抗剪切变形的能力越强。例如,钢的剪切模量较高(约79 GPa),而橡胶的剪切模量极低(约0.01 GPa)。
与其他模量的关系
剪切模量(G)与杨氏模量(E)、泊松比(ν)的关系为:
$$G = frac{E}{2(1+
u)}$$
这一公式表明材料的弹性性质是相互关联的。
应用领域
在工程中,剪切模量用于设计承受剪切力的结构部件(如螺栓、铆钉)或分析材料的机械性能。
剪弹性系数是材料抵抗剪切变形的关键参数,其计算基于胡克定律,广泛应用于材料科学与工程领域。如需进一步了解实际测量方法(如光杠杆法),可参考相关物理实验资料。
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