彈性模量(modulus of elasticity)和剛度模量(modulus of rigidity)的區別

彈性模量和剛度模量的主要區別在於,彈性模量僅對彈性變形有效,而剛性模量對非彈性變形和彈性變形都有效。...

主要區別

彈性模量和剛度模量的主要區別在於,彈性模量僅對彈性變形有效,而剛性模量對非彈性變形和彈性變形都有效。

彈性模量(modulus of elasticity) vs. 剛度模量(modulus of rigidity)

彈性模量是指垂直於表面的力,而剛性模量則定義了作用於平行於表面的力。變形與彈性模量成線性關係,而變形是剛性模量的圓形變形。彈性模量僅對彈性變形有效,而剛度模量對非彈性變形和彈性變形都有效。在計算彈性模量的情況下,變形力中的物件會縮短或加長;另一方面,物體的一個表面會在計算剛度模量的另一個曲面上被移動。彈性模量總是大於剛度模量,而這一規則的例外情況是具有負泊松比的“輝石”材料,但這些材料的普遍性卻不太常見。

比較圖

彈性模量剛度模量
彈性模量主要用於計算彎曲力垂直於固體表面時固體物質的變形。當變形力平行於物體表面作用時,剛性模量通常有助於估計物體的變形。
力的方向
垂直於表面的力作用於與表面平行的力
變形
變形是線性的變形是圓形的
有效性
僅對彈性變形有效對非彈性和彈性變形都有效
形狀變化
變形力作用下的物體要麼變短要麼變長物體的一個外部物體相對於另一個表面發生位移
相對大小
大於剛度模量小於彈性模量

什麼是彈性模量(the modulus of elasticity)?

彈性模量或通常所說的楊氏模量是一個數字,它定義了一個特定物體或固體物質中的應力與應變之比,該物體或固體物質由於垂直於物體表面的變形力而變形。應力被定義為單位面積的變形力。例如,由於拉伸力作用於一個物體上,它會被拉伸。因此,變形力垂直於物體表面,所以這種應力有時稱為法嚮應力。應變通常被定義為物體長度的微小變化。假設在變形力作用於物體之前,物體的長度為x˳,當物體在變形力中伸長長度∆x時。應力和應變被視為無量綱量。彈性模量是指物體在外力作用下會發生彈性變形。較硬的材料通常具有較高的彈性模量。彈性模量僅對彈性變形有效,並且在計算彈性模量時,受變形力的物件要麼變短要麼變長。彈性模量總是大於剛度模量,這一規則的例外是具有負泊松比的“auxetic”材料,但這些材料並不常見。

什麼是剛度模量(the modulus of rigidity)?

剛度模量或有時稱為剪下模量,通常提供單位面積上作用於固體的剪下應力。因此,當變形力的作用相當於物體的表面時,剛性模量有助於推測物體的變形,導致物體的一個面相對於另一個表面發生位移。考慮剪下應力和剪下應變之間百分比的剛度模量。剪下應力方程包含與法嚮應力方程相同的方法,但在力的作用方式上存在明顯的差異。剪應力單位,牛頓每平方米或通常稱為帕斯卡。不僅固體有剪應力,流體也有剪應力。剪下應變被認為是面與面之間相對位移與面間距的比例。彈性模量總是大於剛度模量,這一規則的例外是具有負泊松比的“auxetic”材料,但這些材料並不常見。

主要區別

  1. 彈性模量的力是垂直於表面的,而剛度模量的力是在平行於表面的表面上作用的。
  2. 彈性模量的變形是線性的,而剛度的變形是圓形的。
  3. 彈性模量僅對彈性變形有效,而剛性模量對非彈性變形和彈性變形都有效。
  4. 受變形力的物體在彈性模量預期的地方變短或變長;另一方面,物體的一個表面相對於另一個計算剛度模量的表面發生位移。
  5. 彈性模量總是大於剛度模量,這一規則的例外是具有負泊松比的“auxetic”材料,但這些材料並不常見。

結論

上述討論的結論是,彈性模量僅對彈性變形有效,在變形力作用下的物體變短或變長,而剛性模量對非彈性變形和彈性變形都有效,但物體的一個表面相對於另一個表面發生位移。

  • 發表於 2020-07-24 21:45
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  • 分類:物理

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