杨氏模量单位(实验中杨氏模量有多大)

杨氏模量(E或Y)是固体在负载下的刚度或弹性变形阻力的量度。它将应力(单位面积的力)与沿轴线或直线的应变(比例变形)联系起来。基本原理是，材料在压缩或拉伸时会发生弹性变形，去掉载荷后会恢复原状。与刚性材料相比，柔性材料发生更多的变形。换句话说:

低杨氏模量表明固体具有弹性。

高杨氏模量值表明固体无弹性或坚硬。

方程式和单位

杨氏模量的公式为:

e =σ/ε=(F/A)/(δL/l0)= FL 0/AδL

其中包括:

e是杨氏模量，通常用帕斯卡(Pa)表示

σ是单轴应力。

ε是应变。

f是压缩力或拉伸力。

a是横截面积或垂直于作用力的横截面。

δ是长度的变化(压缩时为负值；拉伸时为正)

0是原始长度

杨氏模量的SI单位是Pa，但数值通常用兆帕(MPa)、牛顿/平方毫米(N/mm 2)、千兆帕(GPa)或千牛顿/平方毫米(kN/mm 2)来表示。通常的英制单位是磅每平方英寸(PSI)或兆帕斯卡(MPSI)。

历史

瑞士科学家和工程师莱昂哈德·欧拉在1727年描述了杨氏模量的基本概念。1782年，意大利科学家Giordano Riccati进行了一项实验，产生了现代模数计算。

然而，模数取自英国科学家托马斯·杨的名字，他在1807年的自然哲学和机械艺术讲座中描述了它的计算。鉴于现代对其历史的认识，应该称之为里卡蒂模数，但这样会导致混淆。

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都表现出相同的机械性能。例如纯金属和陶瓷。对材料进行处理或添加杂质会产生一种颗粒结构，使机械性能具有方向性。这些各向异性材料可能具有非常不同的杨氏模量值，这取决于力是沿着纹理施加还是垂直于纹理施加。各向异性材料的好例子包括木材、钢筋混凝土和碳纤维。

杨氏模量表

该表包含各种材料样品的代表值。请记住，样品的准确值可能不同，因为测试方法和样品成分会影响数据。通常，大多数合成纤维具有低的杨氏模量值。天然纤维很硬。金属和合金往往表现出高价值。最高的杨氏模量是碳的同素异形体碳炔。

弹性模量

模数字面意思是“测量”。您可能会听到杨氏模量被称为弹性模量，但您可以使用多种表达式来测量弹性:

杨氏模量描述了施加反向力时沿线的拉伸弹性。它是拉伸应力与拉伸应变的比值。

体积模量(k)类似于杨氏模量，除了在三维空间。它是体积弹性的量度，通过体积应力除以体积应变来计算。

或者剪切刚度模量(g)表示当物体受到相反的力时的剪切力。经计算，剪应力超过了剪应变。

轴向模量、P波模量和Lamé的第一个参数是其他弹性模量。泊松比可以用来比较横向收缩应变和纵向拉伸应变。这些值和胡克定律一起描述了材料的弹性。