弹性模量(modulus of elasticity)和刚度模量(modulus of rigidity)的区别

弹性模量和刚度模量的主要区别在于,弹性模量仅对弹性变形有效,而刚性模量对非弹性变形和弹性变形都有效。...

主要区别

弹性模量和刚度模量的主要区别在于,弹性模量仅对弹性变形有效,而刚性模量对非弹性变形和弹性变形都有效。

弹性模量(modulus of elasticity) vs. 刚度模量(modulus of rigidity)

弹性模量是指垂直于表面的力,而刚性模量则定义了作用于平行于表面的力。变形与弹性模量成线性关系,而变形是刚性模量的圆形变形。弹性模量仅对弹性变形有效,而刚度模量对非弹性变形和弹性变形都有效。在计算弹性模量的情况下,变形力中的对象会缩短或加长;另一方面,物体的一个表面会在计算刚度模量的另一个曲面上被移动。弹性模量总是大于刚度模量,而这一规则的例外情况是具有负泊松比的“辉石”材料,但这些材料的普遍性却不太常见。

比较图

弹性模量刚度模量
弹性模量主要用于计算弯曲力垂直于固体表面时固体物质的变形。当变形力平行于物体表面作用时,刚性模量通常有助于估计物体的变形。
力的方向
垂直于表面的力作用于与表面平行的力
变形
变形是线性的变形是圆形的
有效性
仅对弹性变形有效对非弹性和弹性变形都有效
形状变化
变形力作用下的物体要么变短要么变长物体的一个外部物体相对于另一个表面发生位移
相对大小
大于刚度模量小于弹性模量

什么是弹性模量(the modulus of elasticity)?

弹性模量或通常所说的杨氏模量是一个数字,它定义了一个特定物体或固体物质中的应力与应变之比,该物体或固体物质由于垂直于物体表面的变形力而变形。应力被定义为单位面积的变形力。例如,由于拉伸力作用于一个物体上,它会被拉伸。因此,变形力垂直于物体表面,所以这种应力有时称为法向应力。应变通常被定义为物体长度的微小变化。假设在变形力作用于物体之前,物体的长度为x˳,当物体在变形力中伸长长度∆x时。应力和应变被视为无量纲量。弹性模量是指物体在外力作用下会发生弹性变形。较硬的材料通常具有较高的弹性模量。弹性模量仅对弹性变形有效,并且在计算弹性模量时,受变形力的对象要么变短要么变长。弹性模量总是大于刚度模量,这一规则的例外是具有负泊松比的“auxetic”材料,但这些材料并不常见。

什么是刚度模量(the modulus of rigidity)?

刚度模量或有时称为剪切模量,通常提供单位面积上作用于固体的剪切应力。因此,当变形力的作用相当于物体的表面时,刚性模量有助于推测物体的变形,导致物体的一个面相对于另一个表面发生位移。考虑剪切应力和剪切应变之间百分比的刚度模量。剪切应力方程包含与法向应力方程相同的方法,但在力的作用方式上存在明显的差异。剪应力单位,牛顿每平方米或通常称为帕斯卡。不仅固体有剪应力,流体也有剪应力。剪切应变被认为是面与面之间相对位移与面间距的比例。弹性模量总是大于刚度模量,这一规则的例外是具有负泊松比的“auxetic”材料,但这些材料并不常见。

主要区别

  1. 弹性模量的力是垂直于表面的,而刚度模量的力是在平行于表面的表面上作用的。
  2. 弹性模量的变形是线性的,而刚度的变形是圆形的。
  3. 弹性模量仅对弹性变形有效,而刚性模量对非弹性变形和弹性变形都有效。
  4. 受变形力的物体在弹性模量预期的地方变短或变长;另一方面,物体的一个表面相对于另一个计算刚度模量的表面发生位移。
  5. 弹性模量总是大于刚度模量,这一规则的例外是具有负泊松比的“auxetic”材料,但这些材料并不常见。

结论

上述讨论的结论是,弹性模量仅对弹性变形有效,在变形力作用下的物体变短或变长,而刚性模量对非弹性变形和弹性变形都有效,但物体的一个表面相对于另一个表面发生位移。

  • 发表于 2020-07-24 21:45
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  • 分类:物理

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