什么是杨氏模量?
杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
当一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,F/S叫应力,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力;ΔL/L叫应变,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。应力与应变的比叫弹性模量。
延伸阅读
杨氏模量和刚度之间的关系?
杨氏模量就是材料的弹性模量E。它与刚度之间的关系是:
1.抗弯刚度EI等于弹性模量E乘以构件截面的主轴惯性矩I。
2.抗拉压刚度EA等于弹性模量乘以构件截面的横截面面积A。
3.抗翘曲刚度EIω等于弹性模量乘以构件截面的扇性惯性矩Iω。
杨氏模量与切变模量?
杨氏模量是材料受拉且处于线弹性工作范围的线弹性模量,记作E 。E=σ/ε,式中σ是正应力,ε是线应变。
切变模量又称为剪切模量,它是材料处于线弹性工作范围的剪切弹性模量,记作G。G=τ/γ,式中,τ是剪应力,γ是剪应变。
杨氏模量实验相关公式?
杨氏模量 (E或Y)是固体在载荷下的刚度或对弹性变形的抵抗力的量度。它将应力(每单位面积的力)与沿轴或线的应变(比例变形)相关联。基本原理是,材料在压缩或拉伸时会发生弹性变形,而在去除载荷后会恢复其原始形状。与刚性材料相比,柔性材料中发生的变形更多。换一种说法:
杨氏模量值低表示固体具有弹性。
高的杨氏模量值表示固体无弹性或硬。
方程和单位
杨氏模量的方程为:
E =σ/ε=(F / A)/(ΔL/ L 0)= FL 0 /AΔL
其中:
E是杨氏模量,通常以帕斯卡(Pa)表示
σ是单轴应力
ε是应变
F是压缩力或伸展力
A是横截面积或垂直于作用力的横截面
ΔL是长度的变化(压缩时为负;拉伸时为正)
L 0是原始长度
杨氏模量的SI单位为Pa,但值通常以兆帕(MPa),牛顿/平方毫米(N / mm 2),千兆帕斯卡(GPa)或千牛顿/平方毫米(kN / mm 2)表示。通常的英制单位是磅每平方英寸(PSI)或兆PSI(Mpsi)。
历史
瑞士科学家和工程师Leonhard Euler在1727年描述了杨氏模量的基本概念。1782年,意大利科学家佐丹奴·里卡蒂(Giordano Riccati)进行了产生现代模量计算的实验。
不过,模量取自英国科学家托马斯·杨(Thomas Young)的名字,他 在1807年的《自然哲学和机械艺术讲座》中描述了它的计算 。鉴于对它的历史的现代理解,它应该被称为里卡蒂模数,但这会导致混乱。
各向同性和各向异性材料
杨氏模量通常取决于材料的取向。各向同性材料在所有方向上均显示相同的机械性能。比如纯金属和陶瓷。处理材料或向其中添加杂质会产生使机械性能具有方向性的晶粒结构。这些各向异性材料可能具有非常不同的杨氏模量值,这取决于是沿晶粒还是垂直于晶粒加载力。各向异性材料的好例子包括木材,钢筋混凝土和碳纤维。
杨氏模量值表
该表包含各种材料样品的代表值。请记住,由于测试方法和样品成分会影响数据,因此样品的精确值可能会有所不同。通常,大多数合成纤维的杨氏模量值低。天然纤维较硬。金属和合金往往表现出很高的价值。最高的杨氏模量是对于碳的同素异形体碳炔。
什么是材料的杨氏模量?它的定义与计算公式是什么?
弹性模量
模量从字面上是“量度”。您可能会听到称为弹性模量的杨氏模量,但是可以使用多个表达式来测量弹
杨氏模量是指?
杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念。 对于线弹性材料有公式σ=Eε成立,式中σ为正应力,ε为正应变,E为弹性模量,是与材料有关的常数。杨(ThomasYoung1773~1829) 英国物理学家。生于米尔弗顿。早在童年时代,就显露出非凡的才能和惊人的记忆力。
9岁时能自制一些物理仪器。
14岁时已掌握牛顿的微分法和拉丁、希腊、法、意、希伯莱、波斯、阿拉伯等多种语言。后进伦敦圣巴塞罗医学院学医。
21岁时以其第一篇医学论文成为英国皇家学会会员。
此后曾跟随外科医生约翰·亨特在伦敦从事生理光学的研究工作。
曾先后在爱丁堡、剑桥、格丁根进行深造。
杨氏的后半生主要从事物理学的研究工作。
1801~1804年任英国皇家学会教授。1802~1828年任英国皇家学会秘书。他还是巴黎科学院院士。杨是波动光学的奠基人之一。在德国深造期间便对牛顿的光的微粒说发生怀疑。
在格丁根的博士论文中提出关于声和语言的论题,根据对光学的研究结果,论证了声和光都是波动,不同颜色的光和不同频率的声都是不同的波。1800年发表的《关于声和光的实验与研究提纲》论文中,系统论述光的波动观点,向牛顿光的微粒说提出挑战,认为解释强光跟弱光传播的速度一样,用波动说比微粒说更有效;指出用波动说还可以证明微粒说无法解释的冰洲石的双折射观象。
1801年,进行著名的光的干涉实验,用强光照射小孔,以它作为点光源,送出球面波。
在离开小孔一定距离处,放置另外两个小孔,它们把前一小孔送来的球面波分离成两个很小的部分作为相干光源。
于是在这两个小孔发出的光波相遇的区域产生了干涉现象。
在双孔后面的屏幕上可得到明暗相间的干涉图样。
后来发现用双缝代替双孔会得到更明亮的干涉图样。
1803年,引入“干涉”这个术语,并试图说明光线所引起的衍射,把干涉与衍射联系起来。
证明光线在密度较大的介质上反射时,会发生半波损失。
测量了不同颜色的波长,对于红光得到的值为0.7微米,对于紫光得到的值为0.42微米。1807年,提出如下思想:光与辐射热之间的差别仅仅是波长不同。
1817年,当他得知菲涅耳和阿拉哥关于偏振光的干涉的实验后,提出光是横波。
在此之前,把光学理论应用于医学之中,奠定了生理光学的基础。
1793年,提出眼睛观察不同距离的物体是靠改变眼球水晶体的曲度来调节的观点,这是最早的眼睛光学原理的解释。
1803年,提出人们对于颜色的辨别是由于视网膜上有几种不同的结构,分别感受红、绿、紫光的假想,以此可以说明色盲的成因。
建立了三原色原理,认为一切色彩都是由红、绿、蓝三种原色按不同比例混合而成的,这一原理已成为现代绘画、印刷、电视、照相等技术的基础。
在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。 1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏模量。
钢筋的杨氏模量?
通常钢的杨氏模量E(又称弹性模量)在(2.0~2.1)x10^5MPa范围内。
钢结构用的结构钢:Q235钢、Q345钢、Q390钢、Q420钢、Q460钢,杨氏模量E=206000MPa。
钢结构中,高强度螺栓用优质碳素结构钢45号钢,杨氏模量E=213500MPa。
混凝土结构中,
HPB300级钢筋E=210000MPa。
HRB335、HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、RRB400级钢筋,预应力螺纹钢筋E=200000MPa。
杨氏模量的范围是多少?
杨氏模量,就是材料的弹性模量E。
不同材料的杨氏模量是不相同的。
下面列举常用材料的杨氏模量E值:
低碳钢Q235:E=206000MPa。
中碳钢45号钢:E=205000MPa。
低合金钢Q355钢:E=200000MPa。
合金钢40CrNiMoA钢:E=210000MPa。
混凝土:E=15200~36000MPa。
木材:E=9000~12000MPa。
杨氏模量是什么?
弹性模量是应力和应变的比值,
杨氏模量,又称拉伸模量,拉伸模量专指受正应力时的弹性模量,拉伸强度是能承受的最大应力,达到此应力时结构发生破坏。
模量:
材料在受力状态下应力与应变之比。相应于不同的受力状态,有不同的称谓。例如,拉伸模量(E);剪切模量(G);体积模量(K);纵向压缩量(L)等。该词由拉丁语“小量度”演化而来。原来专指材料在弹性极限内的一个力学参数。故在不加任何定冠词时往往就认为指弹性模量,即应力与应变之比是一常数。该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
杨氏模量的详细定义?
杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量,也是材料力学中的名词。在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。