
【計】 Euclidean norm
Euclid
【化】 modulus
歐幾裡得模量(Euclidean Modulus)是材料科學與固體力學中的一個專業術語,用于描述材料線上性彈性變形階段抵抗變形的能力。該術語融合了數學概念“歐幾裡得”與工程概念“模量”,其核心含義如下:
歐幾裡得(Euclidean)
源于古希臘數學家歐幾裡得的幾何學體系,特指符合經典歐幾裡得空間性質(如直線、平面、直角坐标系)的度量标準。在材料學中,引申為線性、均勻且各向同性的材料行為,即應力-應變關系遵循胡克定律(Hooke's Law),表現為一條通過原點的直線。
模量(Modulus)
表征材料剛度的物理量,定義為應力與應變的比值。常見模量包括楊氏模量(拉伸)、剪切模量(體積變形)等。歐幾裡得模量特指在理想線性彈性範圍内的模量值。
歐幾裡得模量(E)的數學表達式為:
$$
E = frac{sigma}{varepsilon}
$$
其中:
該公式僅在彈性極限内成立,且要求材料行為符合歐幾裡得空間假設(線性、連續、均勻)。
材料剛度量化
歐幾裡得模量越高,材料抵抗彈性變形的能力越強(如金剛石 E ≈ 1000 GPa),反之則越易變形(如橡膠 E ≈ 0.01 GPa)。
設計安全邊界
工程師依據歐幾裡得模量計算結構在彈性範圍内的最大承載能力,避免塑性變形或斷裂。例如,橋梁鋼梁的撓度需滿足:
$$
delta = frac{FL}{3EI}
$$
(F為載荷,L為長度,I為截面慣性矩)。
材料力學經典定義
“歐幾裡得模量是胡克定律在均勻各向同性材料中的直接體現,表征小變形下的線性彈性響應。”
— Gere, J. M., & Timoshenko, S. P. (1997). Mechanics of Materials. PWS Publishing.
國際标準
ASTM E111-17《彈性模量标準試驗方法》規定歐幾裡得模量的測量需在應變率≤10⁻³/s下進行,确保材料處于準靜态線性區間。
“歐幾裡得模量”并非獨立術語,而是對楊氏模量(Young's Modulus)在特定語境下的強調,突出其基于經典線性理論的適用條件。實際工程中多直接使用“楊氏模量”。
“歐幾裡得模量”對應的英文術語為Euclidean norm(歐幾裡得範數),是向量空間中用于衡量向量長度的數學概念,通常稱為L2範數。其計算方式為向量各分量平方平方根。例如,對于向量 ( mathbf{x} = (x_1, x_2, dots, x_n) ),其歐幾裡得範數公式為: $$ |mathbf{x}|_2 = sqrt{x_1 + x_2 + cdots + x_n} $$
與歐幾裡得度量的關系
歐幾裡得度量(Euclidean metric)即歐氏距離,用于計算多維空間中兩點間的實際距離。若兩點坐标為 ( mathbf{a} ) 和 ( mathbf{b} ),則距離公式為:
$$
d(mathbf{a}, mathbf{b}) = |mathbf{a} - mathbf{b}|_2
$$
這實際上是兩點對應向差的歐幾裡得範數。
應用場景
“模量”在中文中多指材料力學中的彈性模量(modulus),但此處是數學術語的翻譯差異。若需其他領域(如算法)相關内容,可進一步說明。
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