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杨氏模量

杨氏模量,也称杨氏模数(英语:Young's modulus),一般将杨氏模量习惯称为弹性模量,是材料力学中的名词。弹性材料承受正向应力时会产生正向应变,在形变量没有超过对应材料的一定弹性限度时,定义正向应力与正向应变的比值为这种材料的杨氏模量。公式记为

其中, 表示杨氏模量, 表示正向应力, 表示正向应变。

杨氏模量以英国科学家托马斯·杨命名。

各种材料的杨氏模量约值

杨氏模量取决于材料的组成。举例来说,大部分金属在合金成分不同、热处理在加工过程中的应用,其杨氏模量值会有5%或者更大的波动。正如以下的很多材料的杨氏模量值非常接近。

不同固体的杨氏模量约值
材料 杨氏模量 () / 杨氏模量 () / lbf/in²
橡胶(微小应变) 0.01-0.1 1,500-15,000
低密度聚乙烯 0.2 30,000
聚丙烯 1.5-2 217,000-290,000
聚对苯二甲酸乙二酯 2-2.5 290,000-360,000
聚苯乙烯 3-3.5 435,000-505,000
尼龙 2-4 290,000-580,000
橡木(颗粒表面) 11 1,600,000
高强度混凝土(受到压缩) 30 4,350,000
金属镁 45 6,500,000
玻璃(所有种类) 71.7 10,400,000
69 10,000,000
黄铜青铜 103-124 17,000,000
(Ti) 105-120 15,000,000-17,500,000
碳纤维强化塑料(单向,颗粒表面) 150 21,800,000
合金 190-210 30,000,000
(W) 400-410 58,000,000-59,500,000
碳化硅(SiC) 450 65,000,000
碳化钨(WC) 450-650 65,000,000-94,000,000
单碳纳米管[1] approx. 1,000 approx. 145,000,000
钻石 1,050-1,200 150,000,000-175,000,000

单位

杨氏模量的量纲压强,在SI单位制中,压强的单位为Pa也就是帕斯卡。

但是通常在工程的使用中,因各材料杨氏模量的量值都十分的大,所以常以百万帕斯卡(MPa)或十亿帕斯卡(GPa)作为其单位。

  • (1牛顿每平方毫米为1MPa)
  • (1千牛顿每平方毫米为1GPa)

参看

参考文献


换算公式
均质各向同性线弹性材料具有独特的弹性性质,因此知道弹性模量中的任意两种,就可由下列换算公式求出其他所有的弹性模量。

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