名目眾多的模量

2021-01-19 黏彈測量技術及應用案例探討


模量是我們在閱讀專業文獻或者行業應用中會頻繁遇到的名詞,但這個名詞前又常常被冠以「楊氏」、「剪切」、「靜態」、「動態」、「彈性」、「損耗」等前綴,可能會令很多人困惑,今天我們就來聊聊這個,以期對大家有所幫助。

模量描述的是物質/材料的抗變形能力,也就是說,模量要基於變形定義;常見的變形有拉伸、壓縮、彎曲、剪切/扭曲和體壓縮等,如下圖所示。

基於不同的變形,模量會被冠以「拉伸」、「壓縮」、「彎曲」、「剪切/扭曲」和「體壓縮」等,其中拉伸模量又被稱為楊氏模量。但需要指出的是,從變形本質上講,拉伸、壓縮和彎曲是等效的,因此拉伸模量、壓縮模量和彎曲模量數值基本相等,習慣統一用符號「E」標識;而剪切和扭曲本質上等效,基於這兩種變形定義的模量被稱為剪切模量,習慣使用符號「G」標識;基於體壓縮變形定義的模量為體壓縮模量,習慣標識符號為「K」。三者之間的數值關係為

上式中ν為泊松比,其值為單軸拉伸時橫向收縮應變對軸向拉伸應變比值的絕對值。不同材料常溫下的模量範圍如下圖所示。

(Materials Science and Engineering, 9th Edition)

在材料萬能測試機上,模量測試時通常要依據一定的標準執行,以期同一材料不會因人、設備、樣條不同而不同,即模量為材料的力學性能常數,這種情況下得到的模量常被稱為靜態模量(測試過程實際並非靜態)。

在步階恆定應變測試中,由於材料的黏彈性而表現為應力鬆弛現象,這種情況下,基於應力對應變的比值定義的模量自然也是隨時間逐漸減小而被稱為鬆弛模量。在小振幅振蕩測試中,應力和應變呈現為存在相位差的雙正弦函數特徵動態變化,因此,基於這種測試定義的模量被稱為動態模量,其中度量物質/材料彈性部分的為彈性模量,而度量物質/材料黏性部分的為黏性模量。彈性模量既能反映物質/材料的抗變形能力,又可度量物質/材料變形時儲存能量的能力,因此,又被稱為儲能模量(註:部分文獻將該模量稱為儲存模量稍欠恰當)。黏性模量可度量物質/材料變形時消耗能量的能力,而又被稱為損耗模量(註:部分文獻將該模量稱為損失模量稍欠恰當)。若小振幅振蕩的應力和應變用複數表示,則二者的比值為複數模量(註:部分文獻將該模量稱為複合模量稍欠恰當),複數模量是複數,其實部為彈性/儲能模量,而其虛部為黏性/損耗模量。暫時就想到上述這些模量,若您遭遇的模量不在上述之列,不妨發信息告訴我吧……

相關焦點

  • 楊氏模量與彈性模量
    楊氏模量是描述材料在彈性階段拉伸狀態應力應變關係的(正應力)的物理量,彈性模量是描述彈性體(包括一維二維三維)在彈性階段應力應變關係的物理量。
  • 楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度,泊松比,分清了嗎?
    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一種指標。 楊氏模量(Young's Modulus):楊氏模量就是彈性模量,這是材料力學裡的一個概念。
  • 一文了解:楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度,泊松比
    「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。
  • 彈性模量E及剪切模量G的本質
    彈性模量E及剪切模量G,反映的是該材料中原子的本性以及原子之間的鍵合力。最簡單的反映材料彈性模量大小的參數是該材料熔點的高低。
  • 變形模量、壓縮模量、楊氏模量有什麼不同?
    不同的材料(如土、混凝土、鋼材)、用不同的試驗方法(如靜力試驗、重複荷載試驗、動荷載試驗、壓縮試驗、拉伸試驗、載荷試驗、旁壓試驗等),在不同的應力條件下得到的曲線上(如單軸應力條件、三軸應力條件、側向自由膨脹條件、側限條件等)可以求得不同的模量,在曲線的不同部位求得的模量也不相同(如切線模量、割線模量)。
  • 細說彈性模量
    剪切應力除以剪切應變就等於剪切模量G=( f/S)/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於體積模量: K=P/(-dV/V)  在不易引起混淆時,一般金屬材料的彈性模量就是指楊氏模量,即正彈性模量。
  • 楊氏模量剪切模量泊松比的關係式怎麼來的
    第三,彈性模量: 先看應力應變的一個關係曲線在Oa 階段應力和應變是完全的線性關係,我們把這一階段的物體變形稱為彈性形變    那麼彈性模量就是O到a 這段線的斜率,量綱和應變一樣。在彈性限度內滿足這樣的線性規律是胡克同學發現的,所以叫胡克定律。
  • 楊氏模量的測量
    彈性模量是材料在彈性限度內的應力與應變的比值 .楊氏彈性模量的測定是材料力學的一個重要課題,任何固體受荷載所產生的應力、應變和變形都和楊氏模量有關 . 測量固體材料的楊氏模量關鍵在於測量材料受力後的形變大小,通過本實驗的設計可以學習不同的測量微小長度的方法 .【預習要求】1 .
  • 發現彈性模量
    彈性模量在材料變形中有些像彈性係數k的意思,但它的發現要比彈性係數曲折的多。1782年,義大利實驗力學家Giordano Riccati利用梁的振動特性測定了鋼相對於黃銅的彈性模量,這被認為是測定彈性模量的第一個實驗,他得到的結果如下:
  • 發現彈性模量
    彈性模量在材料變形中有些像彈性係數k的意思,但它的發現要比彈性係數曲折的多。但是Giordano Riccati仍沒有給出彈性模量的概念,只是把它視為反應材料彈性性能的參數。但是他明確了彈性模量(the modulus of the elasticity)的概念,指出彈性模量是物體的固有屬性之一,這與之前工程師們利用虎克定律把結構剛度與彈性模量混為一談有著本質的區別,因此,人們也把彈性模量稱為楊氏模量(Young’s modulus),以紀念他在物體彈性變形方面的貢獻。
  • 官方揭瞞報進境生物:名目五花八門 甲蟲大蜈蚣都有
    官方揭瞞報進境生物:名目五花八門 甲蟲大蜈蚣都有 「處罰力度輕,所以屢禁不止,許多不法收件人逃避檢驗檢疫手段多樣,以玩具、禮物、書籍、藥品等各種名目瞞報進境物品。」  北京國檢局動植處負責人介紹,今年1至8月,該局截獲禁止進境動植物22040批次,與去年同比增加173.4%;其中截獲有害生物626批次,檢疫性有害生物230批次,與上年同期相比分別增加155.5%、57.5%。
  • 彈性模量及剛度關係
    (1)定義彈性模量:材料在彈性變形階段內,正應力和對應的正應變的比值。材料在彈性變形階段,其應力和應變成正比例關係(即符合胡克定律),其比例係數稱為彈性模量。「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。
  • 薄膜材料的彈性模量
    各種材料的彈性模量是多少? 所謂彈性模量,是以在一定比例限度範圍內拉伸應力和拉伸變形之比來表示。實際應用時,多以F-2 、F-5來表示2%或5%伸長時的應力。
  • 模量入門基礎知識分享
    「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一種指標。單位為Pa也就是帕斯卡。但是通常在工程的使用中,因各材料楊氏模量的量值都十分的大,所以常以百萬帕斯卡(MPa)或十億帕斯卡(GPa)作為其單位。楊氏模量就是彈性模量,這是材料力學裡的一個概念。
  • 彈性模量的物理學本質
    從宏觀上講,彈性模量表徵了材料在一定的應力作用下發生彈性變形的難以程度,彈性模量越大發生變形越難。從原子間相互作用力角度來看,彈性模量則表徵了原子間結合力強弱的程度,彈性模量越大,意味著原子間結合力也越大。
  • 彈性模量的常用檢測方法
    彈性模量幾乎貫穿於材料力學的全部計算之中,而對於結構力學而言其計算過程中彈性模量也是必不可少的基本物理量。對普通理工科高校實驗教學,針對彈性模量測量的幾點方法和注意事項,希望能有利於廣大師生。彈性模量E,又稱彈性係數,楊氏模量,是材料的彈性常數,其值表徵材料抵抗彈性變形的能力單位為Pa。E的數值隨材料而異,是通過實驗測定的。
  • 彈性模量的物理學本質
    表徵了材料在一定的應力作用下發生彈性變形的難易程度,彈性模量越大發生變形越難。從原子間相互作用力角度來看,彈性模量則表徵了原子間結合力強弱的程度,彈性模量越大,意味著原子間結合力也越大。如由分子組成的材料,原子先通過分子內結合力(如離子鍵、共價鍵)組成分子,分子再通過分子間結合力(如極性共價鍵)組合成物質。通常情況下,分子間的結合力要比分子內結合力小的多。材料在發生彈性變形時,可認為是分子間距被拉大/壓縮,分子間結合力隨之改變所產生的結果。
  • 【楊氏模量】實驗須知
    【實驗原理介紹】楊氏模量是描述金屬材料抵抗形變能力的一個重要物理量,楊氏模量越大,材料越「結實」,變形越困難,鋼的楊氏模量相當於鋁的三倍 ,所以鋼比鋁「硬」。測量楊氏模量可以採用靜態拉伸法,即選取一根細長的鋼絲,沿長度方向施加外力使其伸長,假設外力為F,鋼絲橫截面積為S,鋼絲原長為L,伸長量為ΔL, 則對鋼絲施加的作用記為F/S,稱之為應力(顯然,同樣的力作用在不同橫截面積的鋼絲上,即便鋼絲一樣長,伸長量也不一樣,所以「單位面積上的力「顯然更為合理),鋼絲的變形用ΔL/L來表示,記為應變。
  • 楊氏彈性模量測量實驗綜述
    (in Chinese)[12] 車東偉,姜山,張漢武,等.靜態拉伸法測金屬絲楊氏模量實驗探究[J].大學物理實驗,2013,26(2):33-35.CHE D W, JIANG S, ZHANG H W, et al.
  • 鎂碳磚彈性模量的檢測方法及計算公式
    由於鎂碳磚在空氣中加熱會產生氧化,從而使得測試數據失真,因此,鎂碳磚彈性模量的測量採用埋碳法測量,即預先將試樣放在匣缽中,用石墨粉掩埋試樣充分保護放進高溫電爐中,在某一溫度充分保溫3h,然後將試樣取出,採用常溫彈性模量測試儀進行測量。