剪切模量

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剪應變

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

G=τγ

其中,G 表示剪力模數,τ 表示剪應力,γ 表示剪應變。在均質且等向性的材料中:

G=E2(1+ν)

其中,E楊氏模數(Young's modulus ),ν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,(vs)由剪切模量控制,

vs=Gρ

其中

G是剪切模量
ρ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:

μ(T)=μ0Dexp(T0/T)1

其中μ0T=0K处的剪切模量,DT0为材料常数。

SCG剪切模型

NP剪切模型

剪切松弛模量

参见

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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。
(λ,G) (E,G) (K,λ) (K,G) (λ,ν) (G,ν) (E,ν) (K,ν) (K,E) (M,G)
K= λ+2G3 EG3(3GE) λ(1+ν)3ν 2G(1+ν)3(12ν) E3(12ν) M4G3
E= G(3λ+2G)λ+G 9K(Kλ)3Kλ 9KG3K+G λ(1+ν)(12ν)ν 2G(1+ν) 3K(12ν) G(3M4G)MG
λ= G(E2G)3GE K2G3 2Gν12ν Eν(1+ν)(12ν) 3Kν1+ν 3K(3KE)9KE M2G
G= 3(Kλ)2 λ(12ν)2ν E2(1+ν) 3K(12ν)2(1+ν) 3KE9KE
ν= λ2(λ+G) E2G1 λ3Kλ 3K2G2(3K+G) 3KE6K M2G2M2G
M= λ+2G G(4GE)3GE 3K2λ K+4G3 λ(1ν)ν 2G(1ν)12ν E(1ν)(1+ν)(12ν) 3K(1ν)1+ν 3K(3K+E)9KE