弹性模量

#弹性模量（杨氏模量）定义 #弹性模量是指作用在材料上的给定应力产生的变形的常数。根据胡克定律，对于材料弹性变形阶段，应力与应变成正比。

胡克定律表示为：

σ=Eε

在上述公式中，“E”被称为弹性模量，σ表示应力，ε表示应变。

我们可以用上面的方程写出弹性模量的表达式：

E=（F*L）/（A*δL）

因此，我们可以将弹性模量定义为法向应力与纵向应变之比。

弹性模量单位 #法向应力单位为帕斯卡Pa，纵向应变没有单位。因为纵向应变是长度变化与原始长度的比率。所以弹性模量的单位和应力的单位相同，它是帕斯卡（Pa）。我们通常使用兆帕（MPa）和千兆帕（GPa）来测量弹性模量。

如何测量杨氏模量或弹性模量？ #让我们拿一根由低碳钢制成的延性材料杆为例。现在在万能试验机上进行拉力试验。拉伸试验后，绘制应力应变图，得到如下曲线。

从曲线上看，从点O到点B，该区域是一个弹性区域。然后，开始塑性变形。曲线中的点A表示比例极限。对于这条曲线，我们可以写出弹性模量（E）的值等于应力应变曲线的斜率，直到A。

如果E值增加，则纵向应变减小，这意味着长度变化减小。

弹性模量的一些常识性规律 #弹性模量越低，变形量相对越大，刚度越小，材料易发生变形柔性越好；弹性模量越高，材料发生弹性模量变形相对越小，刚度大，材料不易变形，脆性越强。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。对弹性体施加一个外界作用力，弹性体会发生形状的改变 ，称为”应变”。

弹性模量和脆性关系 #脆性材料是指延伸率小于3%的材料。而弹性材料是指在一定的外力作用下，可塑变形。脆性材料可以是弹性模量低，如玻璃，但弹性模量高不一定是脆性材料，如低碳钢、合金钢等。

其它关于弹性模量的信息 #弹性模量和杨氏模量都是相同的。弹性模量是常数；它取决于温度和压力。弹性模量和E的值仅取决于材料，而不取决于其几何形状（钢丝弯成弹簧，弹性模量会改变）。可以用弹性模量来计算材料将拉伸多少以及将存储多少势能常见金属与非金属弹性模量 #材料名称 弹性模量E（Gpa）

金刚石 1100

灰铸铁 118-126

白口铸铁 113-157

球墨铸铁 173

延性铁 120

金屬鎂 45

鎂合金 1.74

鈦 (Ti) 105-120

碳钢 206

铸钢 202

镍铬钢 206

合金钢 206

高速钢（含WW9%） 8.3

高速钢（含WW18%） 8.7

轧制纯铜（紫铜） 108

冷拔纯铜（紫铜） 127

轧制磷锡青铜 113

冷拔黄铜 89-97

铸造黄铜 8.62

轧制锰青铜 108

铸锡青铜 103

铸铝青铜 103

工业用铝、铝镍合金 2.7

可铸铝合金 2.7

轧制铝 68

拔制铝线 69

硬铝合金 70

轧制锌 82

铅 16

鎢 (W) 400-410

碳化鎢（WC） 450-650

镍 8.9

金 19.32

银 10.5

锡 7.29

汞 13.55

碳化硅（SiC） 450

硅铜片 7.55-7.8

锡基轴承合金 7.34-7.75

铅基轴承合金 9.33-10.67

硬质合金（钨钴） 14.4-14.9

硬质合金（钨钴钛） 9.5-12.4

鑽石 1,050-1,200

玻璃 55

有机玻璃（PMMA） 2.35-29.42

橡胶 0.0078

胶木板、纤维板 1.3-1.4

电木 1.96-2.94

夹布酚醛塑料 3.92-8.83

赛璐珞 1.71-1.89

ABS 0.2

ABS、PC 2.41

聚丙烯PP 1.5-2

PP共聚物 0.896

尼龙1010 1.07

尼龙66 8.3

PA6 2.32

PE高密度 1.07

PE低/中密度 0.172

低压聚乙烯PE 0.54-0.75

高压聚乙烯PE 0.147-0.245

硬聚氯乙烯（PVC） 3.14-3.92

聚苯乙烯 0.91

聚四氯乙烯 1.14-1.42

丙烯酸（中耐冲力） 2.4

PBT 1.93

POM已缩醛共聚物 2.6

P/S中高流量 2.28 0.8173 0.387

PVC0.007塑化 0.006

PVC僵化 2.41

聚对苯二甲酸乙二酯PET 2-2.5

聚苯乙烯PS 3-3.5

碳纤维强化塑料（单向颗粒表面） 150

混凝土 13.73-39.2