切变模量取决于什么物理量

‘壹’ 什么叫切变模量

剪切模量（切变模量）：材料常数,是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量，是单位剪切力作用下发生切应变的量度，可表示材料剪切变形的难易程度。

弹性模量 ：是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以，“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。
一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。

‘贰’ 什么叫切变模量 什么叫弹性模量

剪切模量（切变模量）：材料常数,是剪切应力与应变的比值.又称切变模量或刚性模量.材料的力学性能指标之一.是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值.它表征材料抵抗切应变的能力.模量大,则表示材料的刚性强.剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切变形的难易程度.
弹性模量 ：是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等.所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系.
一般地讲,对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后,弹性体会发生形状的改变（称为“应变”）,“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变.

‘叁’ 钢铁材料的弹性模量和切变模量有什么区别

切变模量——材料在弹性变形阶段内，剪切应力与对应剪切应变的比值
材料常数,是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。切变模量的倒数称为剪切柔量，是单位剪切力作用下发生切应变的量度，可表示材料剪切变形的难易程度。

‘肆’ 计算钢丝切变模量时各物理量取什么单位

材料在外力作用下发生变形。当外力较小时，产生弹性变形。弹性变形是可逆变形，卸载时，变形消失并恢复原状。在弹性变形范围内，其应力与应变之间保持线性函数关系，即服从虎克(Hooke)定律：
式中E为正弹性模量，G为切变模量。它们之间存在如下关系：
弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量。
实际上，理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。
对非晶体，甚至对某些多晶体，在较小的应力时，可能会出现粘弹性现象。粘弹性变形是既与时间有关，又具有可恢复的弹性变形，即具有弹性和粘性变形量方面特征。粘弹性变形是高分子材料的重要力学特性之一。
当施加的应力超过弹性极限时，材料发生塑性变形，即产生不可逆的永久变形。通过塑性变形，不但可使材料获得预期的外形尺寸，而且可使材料内部组织和性能产生变化。
单晶体塑性变形的两个基本方式为滑移和孪生。滑移和孪生都是切应变，而且只有当外加切应力分量大于晶体的临界分切应力tC时才能开始。然而，滑移是不均匀切变，孪生为均匀切变。
对于多晶体而言，要求每个晶粒至少具备由5个独立的滑移系才能满足各晶粒在变形过程中相互制约和协调。多晶体中，在室温下晶界的存在对滑移起阻碍作用，而且实践证明，多晶体的强度随其晶粒细化而提高，可用着名的Hall-Petch公式来加以描述：
至于合金为单相固溶体时，由于溶质原子存在会呈现固溶强化效果，对某些材料还会出现屈服和应变时效现象；当合金为多相组织结构时，其变形还会受到第二相的影响，呈现弥散强化效果。
而陶瓷晶体，由于其结合键（离子键、共价键）的本性，再加上陶瓷晶体中的滑移系少，位错的b大，故其塑性变形相对金属材料要困难得多，只有以离子键为主的单晶陶瓷才能进行较大的塑性变形。对于高分子材料，其塑性变形是靠粘性流动而不是靠滑移产生的，故与材料粘度密切相关，而且受温度影响很大。
再结晶完成后继续加热时，晶粒将发生长大现象。 Q235是低碳钢
一般情况低碳钢的切变模量G=80GPa,
弹性模量一般取210GPa, 切变模量G=E/(2*(1+μ) )
μ一般取0.3,故G=210/2.6=80.7, 所以一般取80 GPa

‘伍’ 比较测量弹性模量和测量切变模量的方法和原理

最简单的形变是线状或棒状物体受到长度方向上的拉力作用，发生长度伸长。设金属丝(或杆)的原长为L，横截面积为S，在弹性限度内的拉力F作用下，伸长了L。比值F/S为金属丝单位横截面积上所受的力，叫做胁强(或应力)，相对伸长量 L/L叫胁变(或应变)。据虎克定律，胁强和胁变成正比，即：
(1)
比例系数：
(2)
E叫做物体的弹性模量(或称杨氏模量)。E的大小与物体的粗细、长短等形状无关，只决定于材料的性质，它是表示各种固体材料抗拒形变能力的重要物理量，是各种机械设计和工程技术选择构件用材必须考虑的重要力学参量。
任何固体在外力作用下都会改变固体原来的形状大小，这种现象叫做形变。一定限度以内的外力撤除之后，物体能完全恢复原状的形变，叫弹性形变。

杨氏弹性模量的测量方法有静态测量法、共振法、脉冲传输法等，其中以共振法和脉冲法测量精度较高。杨氏弹性模量的静态测量法就是在物体加载以后，测出物体的应力和应变，根据一定的计算式得到E值，主要有拉伸法、梁弯曲法等。
用力F作用在一立方形物体的上面，并使其下面固定(如图一)，物体将发生形变成为斜的平行六面体，这种形变称为切变，出现切变后，距底面不同距离处的绝对形变不同(AA＇>BB＇)，而相对形变则相等,即
(6-3)
式中 称为切变角，当 值较小时，可用 代替 ，实验表明，一定限度内切变角 与切应力 成正比，此处S为立方体平行于底的截面积，现以符号 表示切应力 ，则
(6-4)
比例系数G称切变模量。
测量切变模量的方法有静态扭转法、摆动法。
实验目的
1． 掌握测量固体杨氏弹性模量的一种方法。
2． 掌握测量微小伸长量的光杠杆法原理和仪器的调节使用。
3． 学会一种数据处理方法——逐差法。
实验仪器
杨氏模量仪、尺读望远镜、光杠杆、水准仪、千分尺、游标卡尺(精度0.02mm)及1kg砝码9个。
实验的详细装置如图1所示。其中尺读望远镜由望远镜和标尺架组成，望远镜的仰角可由仰角螺钉调节，望远镜的目镜可以调节，还配有调焦手轮。杨氏模量仪是一个较大的三脚架，装有两根平行的立柱，立柱上部横梁中央可以固定金属丝，立柱下部架有一个小平台，用于架设光杠杆。小平台的位置高低可沿立柱升降、调节、固定。三脚架的三个脚上配有三个螺丝，用于调节小平台水平。
光杠杆如图2所示，将一个小反射镜装在一个三脚架上，前两脚和镜子同面，后脚(或叫主杆、主脚)垂直镜架，其长度a可以调节。

‘陆’ 泊松比、弹性模量、切变模量三者关系公式

弹性模量（E
）、切变模量（G
）、泊松比（v）三者关系公式为：
G=E/[2(1+v)]
泊松比：材料沿载荷方向产生伸长(或缩短)变形的同时，在垂直于载荷的方向会产生缩短(或伸长)变形。垂直方向上的应变εl与载荷方向上的应变ε之比的负值称为材料的泊松比。以v表示泊松比，则v=-εl/ε。在材料弹性变形阶段内，v是一个常数。
切变模量：指材料在弹性变形阶段内，剪切应力与对应剪切应变的比值。
弹性模量：材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模zd量”等。

‘柒’ 切变模量μ

切变模量是单纯发生剪切应力（力的方向与受力面平行）时，应力与应变的比值。切应变是不发生体积变化，仅发生形状变化（如同一叠卡片，在最上面施加一个紧贴卡片的力量，除最下面一片没有移动外，其余各片程度不等的移向一侧）。可以表示成

固体地球物理学概论

φ是切变情况下的偏转角度。

切变模量又称刚性系数。可以证明，切变模量μ可以由杨氏模量E和泊松比γ推导出来，其关系为

μ=E/2（1+γ）

因为γ=0～0.5，故μ/E=0.5～0.3，即切变模量不足杨氏模量的一半。一般来说，介质容易发生扭曲破裂，而不易发生压缩破裂，其道理就在这里。正因为如此，通过震源机制研究得知，天然地震所对应的介质破裂基本上属于剪切破裂。

上面介绍了表征弹性性质的四个参数：杨氏模量E、泊松比γ、体变模量K、切变模量μ。虽然前两个参量E、γ是基本的，可以用来表示后两个参数K和μ，但是，在实际的地球物理研究中，常由速度分布导出K、μ分布，因此，体变模量K和切变模量μ具有重要意义。当已知K、μ后，可以用下式计算出E和γ：

固体地球物理学概论

‘捌’ 材料的切变模量主要误差是由哪些物理量的测量引起的

扭摆法测量刚体的转动惯量时，产生误差的主要因素有：

扭摆法测量刚体的转动惯量时，误差主要来自测量时间时的人为误差，测量所用仪器的系统误差，和测量时空气阻力对摆线造成的影响，刚体的质量对摆线长度造成的影响等等

1.弹性模量/杨氏模量(Young's Molus)

杨氏模量就是弹性模量，这是材料力学里的一个概念。对于线弹性材料有公式

σ(正应力)=E*ε(正应变)成立

（σ为正应力，ε为正应变，E为弹性模量）

是与材料有关的常数，与材料本身的性质有关。

杨(ThomasYoung1773～1829)研究了材料的剪形变，认为剪应力是一种弹性形变。

1807年，他提出弹性模量的定义，为此后人将弹性模量称为杨氏模量。

钢的杨氏模量大约为2.01e11N/m^2，铜的是1.1e11 N/m^2。

2.弹性模量E(Elastic Molus)

弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内)，作用于材料上的纵向应力与纵向应变的比例常数。

也常指材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等)与材料产生的相应应变之比。

弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量，是物体变形难易程度的表征。

对于某些材料在弹性范围内应力-应变曲线并不符合直线关系的，则可根据需要取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的弹性模量值。

根据不同的受力情况，分别有相应的

拉伸弹性模量molus of elasticity for tension (杨氏模量)

剪切弹性模量shearmolus of elasticity (刚性模量)

体积弹性模量

压缩弹性模量等。

3.剪切模量G(Shear Molus)

剪切模量是指剪切应力与剪切应变之比。

剪切模数G=剪切弹性模量G=切变弹性模量G

它是材料的基本物理特性参数之一，与杨氏(压缩、拉伸)弹性模量E、泊桑比ν并列为材料的三项基本物理特性参数，在材料力学、弹性力学中有广的应用。

其定义为：G=τ/γ， 其中G(Mpa)为切变弹性模量；τ为剪切应力(MPa)；γ为剪切应变(弧度)。

4.体积模量K(Bulk Molus)

体积模量可描述均质各向同性固体的弹性，可表示为单位面积的力，表示不可压缩性。公式如下K=E/(3×(1-2*v))，其中E为弹性模量，v为泊松比。具体可参考大学里的任一本弹性力学书。

性质：物体在p0的压力下体积为V0，若压力增加(p0→p0+dP)，则体积减小为(V0-dV)。则被称为该物体的体积模量(molus of volume elasticity)。如在弹性范围内，则专称为体积弹性模量。

体积模量是一个比较稳定的材料常数。因为在各向均压下材料的体积总是变小的，故K值永为正值，单位MPa。体积模量的倒数称为体积柔量。体积模量和拉伸模量、泊松比之间有关系：E=3K(1-2μ)。

5.压缩模量(Compression Molus)

物体在受三轴压缩时压应力与压缩应变的比值。实验上可由应力-应变曲线起始段的斜率确定。

径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。

土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比，是通过室内试验得到的，是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。

‘玖’ 剪切模量，弹性模量和泊松比存在什么关系在什么条件下成立

上面几个物理量中，只在各向同性材料中，存在一个关系：G=E/(2(1+NU))，其中G剪切模量、NU泊松比、E弹性模量，其余量之间没有直接关系。

弹性模量为E，也称杨氏模量，单位是GPa。剪切模量也称切变模量，为G，单位我GPa。二者的换算关系为G=E/2(1+v)。其中v是泊松比。成立条件是：材料要是各向同性的，换句换说各向同性材料只要两个材料参数表征。注意这个关系可以推出来。

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弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量。

实际上，理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。

以上内容参考：网络-剪切模量