
【化】 modulus
在材料科学与物理学中,"模量"(Modulus)是描述材料抵抗形变能力的量化指标。根据受力形式的不同,可分为以下四类核心模量:
弹性模量(Elastic Modulus) 又称杨氏模量(Young's Modulus),计算公式为: $$ E = frac{sigma}{varepsilon} $$ 其中$sigma$为应力,$varepsilon$为应变。该指标反映材料在拉伸或压缩时的刚度,例如钢材的弹性模量约为200 GPa(来源:《材料力学基础》高等教育出版社)。
剪切模量(Shear Modulus) 表征材料抵抗剪切变形的能力,计算公式: $$ G = frac{tau}{gamma} $$ $tau$为剪应力,$gamma$为剪应变。铜的剪切模量约45 GPa(来源:ASM International《金属手册》)。
体积模量(Bulk Modulus) 描述材料在均匀压力下的体积弹性: $$ K = -Vfrac{Delta P}{Delta V} $$ 水的体积模量约为2.2 GPa(来源:CRC《化学与物理手册》)。
泊松比(Poisson's Ratio) 虽然不是严格意义上的模量,但与上述参数存在关联: $$
u = -frac{varepsilon{text{横向}}}{varepsilon{text{轴向}}} $$ 典型金属材料的泊松比介于0.25-0.35之间(来源:ASTM E111标准文件)。
这些参数共同构成材料力学性能的基础评价体系,广泛应用于建筑工程、机械制造和生物医学工程领域。实际应用中需注意:①温度对模量的影响可达10%-20%;②各向异性材料的模量具有方向性特征。
模量是材料力学中的核心概念,用于描述材料抵抗变形的能力。以下为综合解释:
section*{定义与基本概念} 模量是材料在受力状态下应力(σ)与应变(ε)的比值,数学表达式为: $$ E = frac{sigma}{varepsilon} $$ 其中E为弹性模量(杨氏模量)。其倒数称为柔量(J),表示材料易变形程度。
section*{主要类型}
弹性模量(E)
衡量弹性变形难易程度,值越大材料刚度越高。钢的E约200GPa,橡胶仅几MPa。
剪切模量(G)
描述材料抵抗剪切变形的能力,公式:
$$
G = frac{tau}{gamma}
$$
(τ为剪应力,γ为剪应变)。
体积模量(K)
表征材料抗压缩能力,表达式:
$$
K = -Vfrac{Delta P}{Delta V}
$$
(ΔP为压力变化,ΔV为体积变化)。
section*{物理意义}
• 工业应用:桥梁用高E钢材可减少弹性变形
• 材料选择:橡胶低E值使其适合制造减震部件
• 理论价值:弹性模量是原子间结合力的宏观体现
注:以上内容综合自百科权威定义及工程应用文献,实际测试需参照ASTM等标准规范。
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