
【機】 modulus of rigidity
cut; scissors; clip; lop; shear; snip; trim
【醫】 scissors; shears
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
coefficient; modulus; quotiety
【計】 coefficient
【化】 coefficient
【醫】 coefficient; quotient
【經】 coefficient; parameter; quotient
剪彈性系數(Shear Modulus)是材料力學中描述材料抵抗剪切變形能力的核心參數,英文對應術語為"Shear Modulus"或"Modulus of Rigidity"。其定義為材料在純剪切應力作用下,剪切應力(τ)與剪切應變(γ)之間的比例常數,數學表達式為: $$ G = frac{tau}{gamma} $$ 其中,G表示剪彈性系數,單位為帕斯卡(Pa)。該參數在工程領域中被廣泛應用于計算材料的抗扭剛度,例如機械軸、彈簧和建築結構中的梁構件設計。
在物理本質上,剪彈性系數反映了材料原子層間滑移的阻力。金屬材料的G值通常介于20-150 GPa之間(如鋁為26 GPa,鋼為79 GPa),而橡膠等聚合物材料則表現出更低的G值(約0.001-0.1 GPa),這種差異源自不同材料的分子鍵合方式。美國材料試驗協會(ASTM)在标準E143-13中規定了金屬材料剪切模量的标準測試方法,采用扭擺試驗或超聲波傳播技術進行測定。
該參數與彈性模量(E)、泊松比(ν)存在理論關聯,滿足關系式: $$ G = frac{E}{2(1+ν)} $$ 這一公式在《材料力學》(高等教育出版社,劉鴻文著)等經典教材中均有詳細推導,為工程計算提供了重要理論基礎。實際應用中,航空航天領域常選用高G值的钛合金制造起落架,而汽車懸架系統則通過優化G值實現振動控制與能量吸收的平衡。
剪彈性系數是材料力學中的一個概念,指材料在剪切應力作用下抵抗變形的能力,也稱為剪切模量(Modulus of Rigidity)。具體說明如下:
定義
剪彈性系數表示材料在剪切變形時,剪應力(τ)與剪應變(γ)的比值,計算公式為:
$$text{剪切模量} , G = frac{tau}{gamma}$$
其中,τ是剪應力(單位:帕斯卡,Pa),γ是剪應變(無量綱)。
物理意義
它反映材料在剪切力作用下的剛性。剪切模量越大,材料抵抗剪切變形的能力越強。例如,鋼的剪切模量較高(約79 GPa),而橡膠的剪切模量極低(約0.01 GPa)。
與其他模量的關系
剪切模量(G)與楊氏模量(E)、泊松比(ν)的關系為:
$$G = frac{E}{2(1+
u)}$$
這一公式表明材料的彈性性質是相互關聯的。
應用領域
在工程中,剪切模量用于設計承受剪切力的結構部件(如螺栓、鉚釘)或分析材料的機械性能。
剪彈性系數是材料抵抗剪切變形的關鍵參數,其計算基于胡克定律,廣泛應用于材料科學與工程領域。如需進一步了解實際測量方法(如光杠杆法),可參考相關物理實驗資料。
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