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剪切模量

剪力模數(shear modulus)是材料力學中的名詞,彈性材料承受剪應力時會產生剪應變,定義為剪應力剪應變的比值。公式記為

剪力模數
常見符號
G, S
国际单位帕斯卡
從其他物理量的推衍
G = τ / γ
因次
剪應變

其中, 表示剪力模數, 表示剪應力, 表示剪應變。在均質且等向性的材料中:

其中,楊氏模數(Young's modulus ),泊松比(Poisson's ratio)。

在均匀各向同性固体中,有两种波:P波S波。剪切波的速度, 由剪切模量控制,

 

其中

G是剪切模量
 是固体的密度.

金属的剪切模量

 
Shear modulus of copper as a function of temperature. The experimental data[1][2] are shown with colored symbols.

金属的剪切模量通常随温度的升高而降低。在高压下,剪切模量也随外加压力的增大而增大。在许多金属中,熔点温度、空位形成能和剪切模量之间的关系已经被观察到。[3]

有几种模型试图预测金属的剪切模量(可能还有合金的剪切模量)。在塑性流动计算中使用的剪切模量模型包括:

  1. MTS剪切模量模型由机械阈值应力(MTS)塑性流动应力模型开发并与之结合使用。[4][5][6]
  2. 由SCGL流动应力模型开发并与之结合使用的SCGL剪切模量模型。[7]
  3. 纳达尔和LePoac (NP)剪切模量模型,利用Lindemann理论确定剪切模量对温度的依赖关系,利用SCG模型确定剪切模量对压力的依赖关系。[2]

MTS剪切模型

MTS剪切模量模型为:

 

其中  处的剪切模量,  为材料常数。

SCG剪切模型

NP剪切模型

剪切松弛模量

参见

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。
                   
             
               
               
           
             
                   
  1. ^ Overton, W.; Gaffney, John. Temperature Variation of the Elastic Constants of Cubic Elements. I. Copper. Physical Review. 1955, 98 (4): 969. Bibcode:1955PhRv...98..969O. doi:10.1103/PhysRev.98.969. 
  2. ^ 2.0 2.1 Nadal, Marie-Hélène; Le Poac, Philippe. Continuous model for the shear modulus as a function of pressure and temperature up to the melting point: Analysis and ultrasonic validation. Journal of Applied Physics. 2003, 93 (5): 2472. Bibcode:2003JAP....93.2472N. doi:10.1063/1.1539913. 
  3. ^ March, N. H., (1996), Electron Correlation in Molecules and Condensed Phases (页面存档备份,存于互联网档案馆), Springer, ISBN 0-306-44844-0 p. 363
  4. ^ Varshni, Y. Temperature Dependence of the Elastic Constants. Physical Review B. 1970, 2 (10): 3952–3958. Bibcode:1970PhRvB...2.3952V. doi:10.1103/PhysRevB.2.3952. 
  5. ^ Chen, Shuh Rong; Gray, George T. Constitutive behavior of tantalum and tantalum-tungsten alloys (PDF). Metallurgical and Materials Transactions A. 1996, 27 (10): 2994 [2019-11-22]. Bibcode:1996MMTA...27.2994C. doi:10.1007/BF02663849. (原始内容 (PDF)于2020-10-01). 
  6. ^ Goto, D. M.; Garrett, R. K.; Bingert, J. F.; Chen, S. R.; Gray, G. T. The mechanical threshold stress constitutive-strength model description of HY-100 steel. Metallurgical and Materials Transactions A. 2000, 31 (8): 1985–1996 [2019-11-22]. doi:10.1007/s11661-000-0226-8. (原始内容于2017-09-25). 
  7. ^ Guinan, M; Steinberg, D. Pressure and temperature derivatives of the isotropic polycrystalline shear modulus for 65 elements. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1974, 35 (11): 1501. Bibcode:1974JPCS...35.1501G. doi:10.1016/S0022-3697(74)80278-7. 

剪切模量, 剪力模數, shear, modulus, 是材料力學中的名詞, 彈性材料承受剪應力時會產生剪應變, 定義為剪應力與剪應變的比值, 公式記為剪力模數常見符號g, s国际单位帕斯卡從其他物理量的推衍g, γ因次l, displaystyle, mathsf, mathsf, mathsf, 剪應變, displaystyle, frac, gamma, 其中, displaystyle, 表示剪力模數, displaystyle, 表示剪應力, displaystyle, gamma, 表示剪應變, 在均. 剪力模數 shear modulus 是材料力學中的名詞 彈性材料承受剪應力時會產生剪應變 定義為剪應力與剪應變的比值 公式記為剪力模數常見符號G S国际单位帕斯卡從其他物理量的推衍G t g因次L 1 M T 2 displaystyle mathsf L 1 mathsf M mathsf T 2 剪應變 G t g displaystyle G frac tau gamma 其中 G displaystyle G 表示剪力模數 t displaystyle tau 表示剪應力 g displaystyle gamma 表示剪應變 在均質且等向性的材料中 G E 2 1 n displaystyle G E over 2 1 nu 其中 E displaystyle E 是楊氏模數 Young s modulus n displaystyle nu 是泊松比 Poisson s ratio 目录 1 波 2 金属的剪切模量 2 1 MTS剪切模型 2 2 SCG剪切模型 2 3 NP剪切模型 3 剪切松弛模量 4 参见波 编辑在均匀各向同性固体中 有两种波 P波和S波 剪切波的速度 v s displaystyle v s 由剪切模量控制 v s G r displaystyle v s sqrt frac G rho 其中 G是剪切模量 r displaystyle rho 是固体的密度 金属的剪切模量 编辑 Shear modulus of copper as a function of temperature The experimental data 1 2 are shown with colored symbols 金属的剪切模量通常随温度的升高而降低 在高压下 剪切模量也随外加压力的增大而增大 在许多金属中 熔点温度 空位形成能和剪切模量之间的关系已经被观察到 3 有几种模型试图预测金属的剪切模量 可能还有合金的剪切模量 在塑性流动计算中使用的剪切模量模型包括 MTS剪切模量模型由机械阈值应力 MTS 塑性流动应力模型开发并与之结合使用 4 5 6 由SCGL流动应力模型开发并与之结合使用的SCGL剪切模量模型 7 纳达尔和LePoac NP 剪切模量模型 利用Lindemann理论确定剪切模量对温度的依赖关系 利用SCG模型确定剪切模量对压力的依赖关系 2 MTS剪切模型 编辑 MTS剪切模量模型为 m T m 0 D exp T 0 T 1 displaystyle mu T mu 0 frac D exp T 0 T 1 其中m 0 displaystyle mu 0 为T 0 K displaystyle T 0K 处的剪切模量 D displaystyle D 和T 0 displaystyle T 0 为材料常数 SCG剪切模型 编辑 NP剪切模型 编辑剪切松弛模量 编辑参见 编辑固體力學 流體力學 連續介質力學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 l G displaystyle lambda G E G displaystyle E G K l displaystyle K lambda K G displaystyle K G l n displaystyle lambda nu G n displaystyle G nu E n displaystyle E nu K n displaystyle K nu K E displaystyle K E M G displaystyle M G K displaystyle K l 2 G 3 displaystyle lambda tfrac 2G 3 E G 3 3 G E displaystyle tfrac EG 3 3G E l 1 n 3 n displaystyle tfrac lambda 1 nu 3 nu 2 G 1 n 3 1 2 n displaystyle tfrac 2G 1 nu 3 1 2 nu E 3 1 2 n displaystyle tfrac E 3 1 2 nu M 4 G 3 displaystyle M tfrac 4G 3 E displaystyle E G 3 l 2 G l G displaystyle tfrac G 3 lambda 2G lambda G 9 K K l 3 K l displaystyle tfrac 9K K lambda 3K lambda 9 K G 3 K G displaystyle tfrac 9KG 3K G l 1 n 1 2 n n displaystyle tfrac lambda 1 nu 1 2 nu nu 2 G 1 n displaystyle 2G 1 nu 3 K 1 2 n displaystyle 3K 1 2 nu G 3 M 4 G M G displaystyle tfrac G 3M 4G M G l displaystyle lambda G E 2 G 3 G E displaystyle tfrac G E 2G 3G E K 2 G 3 displaystyle K tfrac 2G 3 2 G n 1 2 n displaystyle tfrac 2G nu 1 2 nu E n 1 n 1 2 n displaystyle tfrac E nu 1 nu 1 2 nu 3 K n 1 n displaystyle tfrac 3K nu 1 nu 3 K 3 K E 9 K E displaystyle tfrac 3K 3K E 9K E M 2 G displaystyle M 2G G displaystyle G 3 K l 2 displaystyle tfrac 3 K lambda 2 l 1 2 n 2 n displaystyle tfrac lambda 1 2 nu 2 nu E 2 1 n displaystyle tfrac E 2 1 nu 3 K 1 2 n 2 1 n displaystyle tfrac 3K 1 2 nu 2 1 nu 3 K E 9 K E displaystyle tfrac 3KE 9K E n displaystyle nu l 2 l G displaystyle tfrac lambda 2 lambda G E 2 G 1 displaystyle tfrac E 2G 1 l 3 K l displaystyle tfrac lambda 3K lambda 3 K 2 G 2 3 K G displaystyle tfrac 3K 2G 2 3K G 3 K E 6 K displaystyle tfrac 3K E 6K M 2 G 2 M 2 G displaystyle tfrac M 2G 2M 2G M displaystyle M l 2 G displaystyle lambda 2G G 4 G E 3 G E displaystyle tfrac G 4G E 3G E 3 K 2 l displaystyle 3K 2 lambda K 4 G 3 displaystyle K tfrac 4G 3 l 1 n n displaystyle tfrac lambda 1 nu nu 2 G 1 n 1 2 n displaystyle tfrac 2G 1 nu 1 2 nu E 1 n 1 n 1 2 n displaystyle tfrac E 1 nu 1 nu 1 2 nu 3 K 1 n 1 n displaystyle tfrac 3K 1 nu 1 nu 3 K 3 K E 9 K E displaystyle tfrac 3K 3K E 9K E Overton W Gaffney John Temperature Variation of the Elastic Constants of Cubic Elements I Copper Physical Review 1955 98 4 969 Bibcode 1955PhRv 98 969O doi 10 1103 PhysRev 98 969 2 0 2 1 Nadal Marie Helene Le Poac Philippe Continuous model for the shear modulus as a function of pressure and temperature up to the melting point Analysis and ultrasonic validation Journal of Applied Physics 2003 93 5 2472 Bibcode 2003JAP 93 2472N doi 10 1063 1 1539913 March N H 1996 Electron Correlation in Molecules and Condensed Phases 页面存档备份 存于互联网档案馆 Springer ISBN 0 306 44844 0 p 363 Varshni Y Temperature Dependence of the Elastic Constants Physical Review B 1970 2 10 3952 3958 Bibcode 1970PhRvB 2 3952V doi 10 1103 PhysRevB 2 3952 Chen Shuh Rong Gray George T Constitutive behavior of tantalum and tantalum tungsten alloys PDF Metallurgical and Materials Transactions A 1996 27 10 2994 2019 11 22 Bibcode 1996MMTA 27 2994C doi 10 1007 BF02663849 原始内容存档 PDF 于2020 10 01 Goto D M Garrett R K Bingert J F Chen S R Gray G T The mechanical threshold stress constitutive strength model description of HY 100 steel Metallurgical and Materials Transactions A 2000 31 8 1985 1996 2019 11 22 doi 10 1007 s11661 000 0226 8 原始内容存档于2017 09 25 Guinan M Steinberg D Pressure and temperature derivatives of the isotropic polycrystalline shear modulus for 65 elements Journal of Physics and Chemistry of Solids 1974 35 11 1501 Bibcode 1974JPCS 35 1501G doi 10 1016 S0022 3697 74 80278 7 取自 https zh wikipedia org w index php title 剪切模量 amp oldid 63364432, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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