【什么叫切变模量】切变模量是材料力学中的一个重要参数,用于描述材料在受到剪切应力作用时的抵抗能力。它反映了材料在剪切变形下的刚度特性,是材料弹性性能的重要指标之一。
一、
切变模量(Shear Modulus),也称为刚度模量或横截面模量,通常用符号 G 表示,单位为帕斯卡(Pa)或吉帕斯卡(GPa)。它是材料在剪切应力作用下产生的剪切应变之比,即:
$$ G = \frac{\tau}{\gamma} $$
其中:
- $ \tau $ 是剪切应力;
- $ \gamma $ 是剪切应变。
切变模量与材料的结构和组成密切相关,不同材料的切变模量差异较大。例如金属材料通常具有较高的切变模量,而聚合物等非金属材料则相对较低。
在工程设计中,切变模量常用于计算构件在扭转或剪切载荷下的变形情况,是结构强度和刚度分析的基础数据之一。
二、表格展示
| 项目 | 内容 |
| 中文名称 | 切变模量 |
| 英文名称 | Shear Modulus |
| 符号 | G |
| 定义 | 材料在剪切应力作用下产生剪切应变的比例系数 |
| 公式 | $ G = \frac{\tau}{\gamma} $ |
| 单位 | 帕斯卡(Pa)或吉帕斯卡(GPa) |
| 应用领域 | 材料科学、机械工程、土木工程、航空航天等 |
| 影响因素 | 材料种类、温度、压力、微观结构等 |
| 举例材料 | 钢:约79 GPa;铝:约26 GPa;橡胶:约0.01–0.1 GPa |
| 与其它模量关系 | 与杨氏模量(E)、泊松比(ν)之间存在关系:$ G = \frac{E}{2(1+\nu)} $ |
三、小结
切变模量是衡量材料抗剪切能力的关键参数,在实际工程中具有广泛的应用价值。理解其定义、计算方式及影响因素,有助于更好地进行材料选择和结构设计。通过对比不同材料的切变模量,可以更直观地评估它们在不同应用场景下的适用性。


