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纤维初始模量

纤维初始模量
纤维初始模量

纤维初始模量

纤维的初始模量即弹性模量(或杨氏模量)是指纤维受拉伸而伸长为原长的1%时所需的应力。

初始模量表征纤维对小形变的抵抗能力,在衣着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所变形的硬挺度。纤维的初始模量越大,越不易变形,亦即在纤维制品的使用过程中形状的改变越小。例如,在主要的合成纤维品种中,以涤纶的初始模量为最大,其次为腈纶,锦纶则较小,因而涤纶织物挺括,不易起皱,而锦纶织物则易起皱,保形性差。

纤维的初始模量是什么?

纤维的初始模量是指纤维在负荷-伸长曲线上起始一段直线部分的应力应变值(Stress and Strain relationship illustration).在曲线起始部分的斜率.其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程度,反映了纤维的刚性.初始模量大,表示纤维在小负荷作用下不容易变形,刚性比较好,其制品就比较挺括;反之,初始模量小,那么刚性比较差,制品就比较软.涤纶纤维的初始模量比较高,干态和湿态时几乎相同,所以涤纶产品挺括,免烫性能好.锦纶纤维的初始模量低,所以其织物比较软,没有身骨.羊毛的初始模量也比较低,所以手感柔软.

棉的初始模量也比较高,麻纤维的更高,所以手感刚硬.

强力,强度和断裂伸长率等指标,只能反映纤维一次拉伸到断裂时的性质.然而,在纺织加工和纺织品使用过程中,大量遇到的确实远较强力和断裂伸长率为小的负荷和伸长,因此还必须研究他们在拉伸全过程中的应力,应变情况,这就有必要引出一些和拉伸曲线有关的其他指标:初始模量,屈服应力和屈服伸长率,断裂功,断裂比功和功系数等

弹性模量及刚度关系.

1、弹性模量: (1)定义 弹性模量:材料在弹性变形阶段内,正应力和对应的正应变的比值。 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”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。例如: 线应变——对一根细杆施加一个拉力F,这个拉力除以杆的截面积S,称为“线应力”,杆的伸长量dL除以原长L,称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L) 剪切应变——对一块弹性体施加一个侧向的力f(通常是摩擦力),弹性体会由方形变成菱形,这个形变的角度a称为“剪切应变”,相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a

体积应变——对弹性体施加一个整体的压强p,这个压强称为“体积应力”,弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”,体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V) 在不易引起混淆时,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量。单位:E(弹性模量)吉帕(GPa) (2)影响因素 弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。 凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等,金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。 但是总体来说,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标,合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小,温度、加载速率等外在因素对其影响也不大,所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。 (3)意义 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

拉伸时材料弹性模量E和泊松比的测定

实验三 电测法测定材料的弹性模量和泊松比 弹性模量E 和泊松比μ是各种材料的基本力学参数,测试工作十分重要,测试方法也很多,如杠杆引伸仪法、电测法、自动检测法,本次实验用的是电测法。 一、 实验目的 在比例极限内,验证胡克定律,用应变电测法测定材料的弹性模量E 和泊松比μ。 二、 实验仪器设备和试样 1. 材料力学多功能实验台 2. 静态电阻应变仪 3. 游标卡尺 4. 矩形长方体扁试件 三、 预习要求 1. 预习本节实验内容和材料力学书上的相关内容。 2. 阅读并熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用操作。 四、实验原理和方法 材料在比例极限范围内,正应力σ和线应ε变呈线性关系,即:εσE = 比例系数E 称为材料的弹性模量,可由式3-1计算,即:ε σ=E (3-1) 设试件的初始横截面面积为o A ,在轴向拉力F 作用下,横截面上的正应力为: o A F = σ 把上式代入式(3-1)中可得: ε o A F E = (3-2) 只要测得试件所受的荷载F 和与之对应的应变ε,就可由式(3-2)算出弹性模量E 。

受拉试件轴向伸长,必然引起横向收缩。设轴向应变为ε,横向应变为ε'。试验表明,在弹性范围内,两者之比为一常数。该常数称为横向变形系数或泊松比,用μ表示,即: ε εμ'= 轴向应变ε和横向应变ε'的测试方法如下图所示。在板试件中央前后的两面沿着试件轴线方向粘贴应变片1R 和'1R ,沿着试件横向粘贴应变片2R 和'2R 。为了消除试件初曲率和加载可能存在偏心引起的弯曲影响,采用全桥接线法。分别是测量轴向应变ε和横向应变ε'的测量电桥。根据应变电测法原理基础,试件的轴向应变和横向应变是每台应变仪应变值读数的一半,即: r εε21= '='r εε2 1 实验时,为了验证胡克定律,采用等量逐级加载法,分别测量在相同荷载增量F ?作用下的轴向应变增量ε?和横向应变增量ε'?。若各级应变增量相同,就验证胡克定律。 五、 实验步骤 1. 测量试件。在试件的工作段上测量横截面尺寸,并计算试件的初始横截面面积o A 2. 拟定实验方案。 1) 确定试件允许达到的最大应变值(取材料屈服点S σ的70%~80%)及所需的最大载 荷值。 2) 根据初荷载和最大荷载值以及其间至少应有5级加载的原则,确定每级荷载的大小。 3) 准备工作。把试件安装在试验台上的夹头内,调整试验台,按图的接线接到两台应 变仪上。 4) 试运行。扭动手轮,加载至接近最大荷载值,然后卸载至初荷载以下。观察试验台 和应变仪是否处于正常工作状态。 5) 正式实验。加载至初荷载,记下荷载值以及两个应变仪读数r ε、'r ε。以后每增加 一级荷载就记录一次荷载值及相应的应变仪读数r ε、' r ε,直至最终荷载值。以上实验重复3遍。

弹性模量、泊松比测试

弹性模量、泊松比测试 测样品的弹性模量通常分动态法和静态法,静态法是在试样上施加一个恒定的拉伸(或压缩)应力,测定其弹性变形量;动态法包括共振和超声波测试。 静态法属于对试样具有破坏性质的一种方法,不具有重复测试的机会。动态法属于不破坏试样结构和性能的一种无损检测方法,试样可重复测试,因此对于力学性能波动较大的脆性材料,反复多次的无损力学检测显得重要而有意义。 超声波法测弹性模量 1.原理: 在各向同性的固体材料中,根据应力和应变满足的胡克定律,可以求得超声波传播的特征方程: 其中,为势函数,c为超声波传播速度。 当介质中质点振动方向与超声波的传播方向一致时,成为纵波;当质点振动方向与超声波的传播方向垂直时,称为横波,在固体介质内部,超声波可以按纵波和横波两种波形传播,无论是材料中的纵波还是横波,其速度可表示为: 其中,d为声波传播距离,t为声波传播时间。 对于同一种材料,其纵波波速和横波波速的大小一般不一样,但是它们都由弹性介质的密度,杨氏模量,泊松比等弹性参数决定,即影响这些物理常数的因素都对声速有影响,因此,利用超声波方法可以测量材料有关的弹性常数。 固体在外力作用下,其长度的方向产生变形,变形时应力与应变之比定义为杨氏模量,用E表示。 固体在应力作用下,沿纵向有一正应变,沿横向有一负应变,横向纵向应变之比定义为泊松比,用u表示。 在各向同性固体介质中,各种波形的超声波声速为: 纵波声速: 横波声速: 相应的通过测量介质的纵波声速和横波声速,利用以上公式可以计算介质的弹性常数,计算公式如下: 弹性模量: 泊松比: 其中,,为密度 2.测试方法: 使用25DL PLUS型超声波弹性模量测试仪分别测试材料的纵波声速和横波声速,代入上述公式,计算得到弹性模量和泊松比数值。

碳纤维的特性及应用

碳纤维的特性及应用 碳纤维是高级复合材料的增强材料,具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点,归纳如下: 一、轻质、高强度、高模量 碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3,碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此,具有高的比强度和比模量,它比绝大多数金属的比强度高7倍以上,比模量为金属的5倍以上。由于这个优点,其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。 二、热膨胀系数小 绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数,室内为负数(-0.5~-1.6)×10-6/K,在200~400℃时为零,在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定,可作为标准衡器具。 三、导热性好 通常无机和有机材料的导热性均较差,但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。 四、耐化学腐蚀性好 从碳纤维的成分可以看出,它几乎是纯碳,而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外,对酸、碱和有机化学药品都很稳定,可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究,随着今后碳纤维的价格不断降低,其应用范围会越来越广。 五、耐磨性好 碳纤维与金属对磨时,很少磨损,用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料,已作为飞机和汽车的刹车片材料。 六、耐高温性能好 碳纤维在400℃以下性能非常稳定,甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性,树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右,陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。 七、突出的阻尼与优良的透声纳 利用这二种特点可作为潜艇的结构材料,如潜艇的声纳导流罩等。 八、高X射线透射率 发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。 九、疲劳强度高 碳纤维的结构稳定,制成的复合材料,经应力疲劳数百万次的循环试验后,其强度保留率仍有60%,而钢材为40%,铝材为30%,而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数,碳纤维复合材料为最低。

弹性模量定义与公式

弹性模量开放分类:基本物理概念工程力学物理学自然科学λ”“的一般定义是:应力除以应变,即弹性变形区的应力-应变曲线的斜率:其中弹性模量应变】是应力引起的变化与应力】是引起受力区变形的力,【strain是弹性模量,【stress物体原始状态的比,通俗的讲对弹性体施加一个外界作用,弹性体会发生形状的改变称为“应变”。材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即胡克定律),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”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。 编辑摘要 基本信息编辑信息模块 中文名:弹性模量其他外文名:Elastic Modulus 类型:定律应力除以应变定义: 目录 1定义?2线应变?3体积应变?4意义?5说明?6单位指标?定义编辑弹性模量/ 混凝土弹性模量测定仪图册弹性模量modulusofelasticity,又称弹性系数,杨氏模量。 表示。E弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体变形难易程度的表征。用. 定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比。刚性模 (杨氏模量)、剪切弹性模量(根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量 等。它是一个材料常数,表征材料抵抗弹性变形的能力,其数值大小 )量、体积弹性模量反映该材料弹性变形的难易程度。但就高聚物而言则对温度和加载速率等条件的依赖性较明该值比较稳定,对一般材料而言,显。应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹对于有些材料在弹性范围内应力- 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。线应变编辑弹性模量/

弹性模量计算方法

用户登录 新用户注册Array大学物理实验 第一层次 预备性实验 基础性实验 第二层次 综合与设计1 综合与设计2 第三层次 研究与创新 自学物理实验 近代物理实验 专业物理实验 光电子技术实验 传感器技术实验 单片机应用实验 物理光学实验 应用光学实验 现代光学实验

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0.02m m )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

碳纤维材料的性能

碳纤维材料的性能及应用 摘要:介绍了碳纤维及其增强复合材料,详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用,并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词:碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料,不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性,在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证,则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化,以及制造技术水平的不断提升,碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展,借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验,牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐,对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、

弹性模量定义与公式

弹性模量 开放分类: “弹性模量”的一般定义是:应力除以应变,即弹性变形区的应力-应变曲线的斜率:其中λ 是弹性模量,【stress应力】是引起受力区变形的力,【strain应变】是应力引起的变化与 物体原始状态的比,通俗的讲对弹性体施加一个外界作用,弹性体会发生形状的改变称为“应 变”。材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即胡克定律),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”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量” 是包含关系。 基本信息 中文名:弹性模量其他外文名:Elastic Modulus 定义:应力除以应变类型:定律 目录 ? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ? 6 定义/弹性模量 混凝土弹性模量测定仪 弹性模量modulusofelasticity,又称弹性系数,杨氏模量。 弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体变形难易程度的表征。用E表示。

定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比。 根据不同的受力情况,分别有相应的(杨氏模量)、(刚性模量)、等。它是一个材料常数,表征材料抵抗弹性变形的能力,其数值大小反映该材料弹性变形的难易程度。 对一般材料而言,该值比较稳定,但就高聚物而言则对温度和加载速率等条件的依赖性较明显。 对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的弹性模量值。 线应变/弹性模量 弹性模量 对一根细杆施加一个拉力F,这个拉力除以杆的截面积S,称为“线应力”,杆的伸长量dL 除以原长L,称为“线应变”。线应力除以线应变就等于E=( F/S)/(dL/L) 剪切应变: 对一块弹性体施加一个侧向的力f(通常是摩擦力),弹性体会由方形变成菱形,这个形变的角度a称为“剪切应变”,相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a 体积应变/弹性模量 对弹性体施加一个整体的压强p,这个压强称为“体积应力”,弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”,体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V) 在不易引起混淆时,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即。 单位:E(弹性模量)兆帕(MPa) 意义/弹性模量 弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、或之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、、、微观、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、

材料弹性模量和泊松比的测定

1 国外标准概括 国内外耐火行业弹性模量测试方法有DIN EN ISO 12680-1、ASTM C 885、ASTM C 1548-2、ASTM C 1419。标准中制定的均为耐火材料常温测试方法,还没对其高温弹性模量测试方法做具体说明。 目前国际上已经制定的弹性模量标准均采用动态法。据有关方透露,静态法测试杨氏模量标准也在准备中。 1.1 动态法 动态法测试主要分为脉冲激振法、声频共振法、声速法。 脉冲激振法:结构原理见图1。通过合适的外力给定试样脉冲激振信号,当激振信号中的某一频率与试样的固有频率相一致时,产生共振,此时振幅最大,延时最长,这个波通过测试探针或测量话筒的传递转换成电讯号送入仪器,测出试样的固有频率,由公式计算得出杨氏模量E。 图1 弹性模量测试结构原理图(脉冲激振法) 特点:--- 国际通用的一种常温测试方法,如ISO 12680-1、ASTM C 1548; --- 信号激发、接收结构简单,测试测试准确; --- 信号激发、接收均采用非接触式,便于实现高温测试; --- 频谱分析得试样固有频率,准确、直观。 声频共振法:结构原理见图2。指有声频发生器发送声频电信号,由换能器转换为振动信号驱动试样,再由换能器接收并转换为电信号,分析此信号与发生器信号在示波器上形成的图形,得出试样的固有频率f,由公式 E=C1?w?f2 得出试样的杨氏模量。 图2 弹性模量测试结构原理图(声频共振法) 特点: --- 采用标准ASTM C 885 Standard Test Method for Young’s Modulus of Refractory Shapes by Sonic Resonance --- 声频发生器、放大器等组成激发器; --- 换能器接收信号,示波器显示信号; --- 李萨如图形判断试样固有频率。 缺点: --- 激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便; --- 示波器数据处理及显示单一; --- 可能存在多个李萨如图形,易误判; --- 该方法不方便用于高温测试。 声速法:其结构原理见图3、4。由信号发生器给出超声信号,测试信号在试样中的传播时间,得出该信号在试样中的传播速度ν,由公式E=ρ?ν2计算得试样杨氏模量。 图3 声速法测试结构原理图图4 声速测定原理图 特点: --- 采用标准ASTM C 1419 Standard Test Method for Sonic Velocity in Refractory Materials at Room Temperature And Its Use In Obtaining an Approximate Young’s Modulus; --- 超声波发生器及换能器组成激发系统; --- 换能器转换信号; --- 测试超声波在试样两平行面的传播时间差,计算声速。 缺点: --- 激发器结构复杂,必要时激发器需要与试样表面耦合,操作不方便; --- 时间差的信号处理点容易引入误差,只能得出近似杨氏模量; --- 该方法不方便用于高温测试。 1.2 静态法 静态法是指在试样上施加一恒定的弯曲应力,测定其弹性弯曲挠度,或是在试样上施加一恒定的拉伸(或压缩)应力,测定其弹性变形量;或根据应力和应变计算弹性模量。 特点: --- 国内采用的方法,国内外耐火行业目前还没制定相应的标准; --- 获得材料的真实变形量应力---应变曲线。 缺点:试样用量大;准确度低;不能重复测定。

杨氏弹性模量

几种不同的方法测杨氏弹性模量 卢一鸣(05110538) (东南大学,土木工程学院,南京211189) 摘要:介绍了杨氏弹性模量几种不同的测量方法,有传统的拉伸法、改进过的动力学法和方便的霍尔传感器测量法。 关键词:杨氏弹性模量;拉伸;动力学;霍尔传感器。 Several methods of measuring Young's modulus Lu Yi Ming ((Department of Civil Engineering,South East University ,Nanjing 05110538) Abstract:We introduce several way to measure Young's modulus.For example,stretching method, Kinetic method and Hall sensor method Key words: Young's modulus;stretch;kinetics; Hall sensor. 一、杨氏弹性模量的定义 杨氏模量(Young's modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量,也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。 二、目前通用的测量方法 测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。

关于弹性模量

材料的“模量”一般前面要加说明语,如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。这些都是与变形有关的一种指标。 杨氏模量(Young's Modulus): 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)=Eε(正应变)成立,式中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)在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏模量。钢的杨氏模量大约为2×1011N·m-2,铜的是1.1×1011 N·m-2。 弹性模量(Elastic Modulus)E: 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。 弹性模量E在比例极限内,应力与材料相应的应变之比。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、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modulus of elasticity for tension (杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity (刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。 剪切模量G(Shear Modulus): 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 切变弹性模量G,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、弹性力学中有广泛的应用。 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)。 体积模量K(Bulk Modulus): 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

各种模量的关系及定义

“模量”可以理解为是一种标准量或指标。材料的“模量”一般前面要加说明语,如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。这些都是与变形有关的一种指标。 杨氏模量(Young's Modulus): 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)=Eε(正应变)成立,式中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)在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏模量。钢的杨氏模量大约为2×1011N·m-2,铜的是1.1×1011 N·m-2。 弹性模量(Elastic Modulus)E: 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。 弹性模量E在比例极限内,应力与材料相应的应变之比。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、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modulus of elasticity for tension (杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity (刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。 剪切模量G(Shear Modulus): 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 切变弹性模量G,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、弹性力学中有广泛的应用。 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)。

弹性模量概念

https://www.docsj.com/doc/056539515.html,/question/50928693.html?fr=qrl&fr2=query 弹性模量 开放分类:工程力学 拼音:tanxingmoliang 英文名称:modulusofelasticity 说明:又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示,单位为牛/米^2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量,用G表示;压缩形变时的模量称为压缩模量,用K表示。模量的倒数称为柔量,用J表示。 拉伸试验中得到的屈服极限бb和强度极限бS ,反映了材料对力的作用的承受能力,而延伸率δ 或截面收缩率ψ,反映了材料缩性变形的能力,为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度,在实际工程结构中,材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的,这是因为一旦零件按应力设计定型,在弹性变形范围内的服役过程中,是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。一般按引起单为应变的负荷为该零件的刚度,例如,在拉压构件中其刚度为: 式中A0为零件的横截面积。 由上式可见,要想提高零件的刚度E A0,亦即要减少零件的弹性变形,可选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积,刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性,对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此,构件的理论分析和设计计算来说,弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。 弹性模量在比例极限内,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,用牛/米^2表示。 https://www.docsj.com/doc/056539515.html,/view/30660.htm?fr=topic 最佳答案 - 由提问者2007-04-29 13:03:31选出 弹性模量反映固体对弹性形变的抵抗能力的物理量,对它的测量方法很多,这种方法测定弹性模量被国家标准总局推荐,该方法比静态法测量精度高,适用范围广。目的是让学生学会一种技能。

常用材料弹性模量

常用材料弹性模量 所谓弹性模量,是以在一定比例限度范围内拉伸应力和拉伸变形之比来表示。实际应用时,多以F-2 、F-5来表示2%或5%伸长时的应力。 在GB∕T 13022-1991中7.3规定:作应力-应变曲线,从曲线的初始直线部分计算拉伸弹和模量,以E(MPa)表示,E=δ∕ξ,式中δ-应力,MPa;ξ-应变。 在初始拉伸阶段,拉伸应力与形变化呈直线段,从这段应力与应变的关系可以计算试样的弹性模量。 而我们通常检测的薄膜断裂拉伸强度以及断裂伸长率,对于张力的设定而言不具有任何参考性,印刷复合时加载在薄膜上的应力必须控制在薄膜产生弹性变形的范围内,否则就是薄膜不可逆的拉伸变形,将产生严重的尺寸变化。 另外,薄膜张力设定还要考虑薄膜材料的受热稳定性,例如印刷干燥温度在50-80℃,复合干燥温度在55-90℃(水胶复合要高一些),复合热鼓温度在50-70℃等。常用材料的热稳定性依次为PET、NY >BOPP>消光OPP>CPP>PE。

下面我们探讨一下常用材料的弹性模量及耐热性对张力设定的影响:1、双向拉伸薄膜 作为表层基材,PET的弹性模量最高,其次是BOPP,再次是消光OPP,而BOPA在干燥条件时有良好的弹性模量(接近于PET薄膜),但受潮后挺度不足(弹性模量大幅降低,印刷套印困难)。同时,PET膜的热稳定性最好,其次是BOPP,再次消光OPP,由于消光OPP膜的弹性模量相对较低,同时热稳定性又较差,印刷冷却收卷后的回缩率较大,在夏季印刷收卷后易容易出现反粘现象,所以印刷消光OPP 时张力要调整得略小,干燥温度适当降低。 2、热封层基材的弹性模量 同时CPP的热稳定性远高于PE薄膜,因而LDPE薄膜的多色套印非常困难,需要配方调整提高其弹性模量及耐热稳定性。 对复合过程来说,最关键的是两贴合薄膜的张力匹配问题,也就是说复合后两层膜的回缩率要尽量一致,不然,轻则卷曲,重则产生遂道现象。例如,消光OPP干复铝箔,铝箔可以认为是不收缩,而消光OPP薄膜在加载复合张力的情况下经过50-80℃的烘箱,由于其弹性模量及耐热性都较PET及普通OPP差,因而松掉张力后的回缩率也会大一些,一般消光膜复合时张力要小干燥温度也要低一些。

关于土体的弹性模量

关于土体的弹性模量、压缩模量与变形模量 2013-05-30 15:39:28| 分类:自然科学|举报|字号订阅根据土体学推算的结果,在弹性阶段,E=Eo=Es(1-2μ^2/(1-μ))。但在实际工程中,经常发现有弹性模量大于压缩模量的情况,并有经验说是E=(2~5)·Es,且有试验数据,但是没有理论上的推导,对试验数据也未实际去研究过。从网络上收集这方面的论述,本篇进行简要总结,并适当修改,今后再逐步去积累这方面的经验。 论述零(关于变形模量和压缩模量的关系,土力学教材) 土的变形模量和压缩模量,是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标。为了建立变形模量和压缩模量的关系,在地基设计中,常需测量土的侧压力系数ξ 和侧膨胀系数μ(泊松比)。侧压力系数ξ:是指侧向压力δx 与竖向压力δz 之比值,即: ξ =δx/δz 土的侧膨胀系数μ (泊松比):是指在侧向自由膨胀条件下受压时,侧向膨胀的应变εx 与竖向压缩的应变εz 之比值,即μ=εx/εz 。根据材料力学广义胡克定律推导求得ξ 和μ 的相互关系,ξ=μ/(1-μ)或μ=ε/(1 +ε),土的侧压力系数可由专门仪器测得,但侧膨胀系数不易直接测定,可根据土的侧压力系数,按上式求得。 在土的压密变形阶段,假定土为弹性材料,则可根据材料力学理论,推导出变形模量E0 和压缩模量Es 之间的关系。令β=1-2u*u/(1-u),则

Eo=βEs 。 当μ =0 ~0.5 时,β = 1 ~0 ,即Eo/Es 的比值在0 ~ 1 之间变化,即一般Eo 小于Es。但很多情况下Eo/Es 都大于1。其原因为:一方面是土不是真正的弹性体,并具有结构性;另一方面就是土的结构影响;三是两种试验的要求不同),μ、β 的理论换算值: 土的种类及其对应的μ、β 值: 碎石土0.15 ~0.20 ,0.95~0.90 砂土0.20 ~0.25 ,0.90 ~0.83 粉土0.23 ~0.31 ,0.86 ~0.726 粉质粘土0.25~0.35 ,0.83 ~0.62 粘土0.25 ~0.40 ,0.83 ~0.47 注:以上E0 与Es 之间的关系是理论关系。 E --弹性模量;Es --压缩模量;Eo--变形模量。由于土的侧膨胀系数μ(泊松比)是弹性力学的参数,土通常是弹塑性材料,所以μ>0.5 时,它就不能再成为泊松比了。 论述一(实际遇上的情况) 变形模量的定义在表达式上和弹性模量是一样的E=σ/ε ,对于变形模量ε是指应变,包括弹性应变εe和塑性应变εp。对于弹性模量而言,ε 就是指εe(计算变形模量时,应变ε 包括了弹性应变和塑性应变)。 岩土的弹性模量要远大于压缩模量和变形模量,而压缩模量又大于变形模量,即:弹性模量>压缩模量>变形模量。弹性模量也叫杨氏模量(岩土体在弹性限度内应力与应变的比值),压缩模量一般是有侧限的,杨氏模量

碳纤维增强铜基复合材料

碳纤维增强铜基复合材料 姓名: 张洪敏 学号: SX1206088 专业: 材料加工工程 导师:汪涛 日期:2012年11月15日

碳纤维增强铜基复合材料 一、碳纤维增强铜基复合材料的性质及其特点 目前国内外开展金属基复合材料占主导地位的是铝基复合材料及其制品,铜基复合材料的研究虽然不占主导地位,近年来也受到了人们的极大重视。现在有许多关于碳/铜复合材料的报道,证明它又一系列的优异性能。如:可利用其低的膨胀系数和优良的导热、导电、延展性和耐磨性制作功能结构元件;大功率晶闸管支撑电极;大规模集成电路基板;电刷、触头及其他导电滑块;耐磨自润滑轴承和其他耐磨件等。但是由于铜的熔点较高,较其他熔点低的金属来说,制造过程困难,同时由于铜基体与金属基复合材料的主要增强体润湿性差,所以影响了对其的研究和开发。随着人们对界面结构认识的提高及对改善润湿性方法的采用,使铜基复合材料的开发和应用具有广泛的前景。 碳/铜复合材料除具有铜基复合材料的共同特点之外,还具有优良的高温力学性能,根据增强体的体积,可将热膨胀系数减到接近零。这种复合材料的成本比钛低,密度比钢小,且易加工,因此碳/铜复合材料受到人们的广泛关注。 碳纤维增强铜基复合材料是以铜为基体,以碳纤维为增强体的金属基复合材料。选择高强高模、高强中模及超高模量碳纤维,以一定的含量和分布方式与铜基体组成不同性能的碳/铜复合材料。 由于碳纤维具有很高的强度和模量,负的热膨胀系数以及耐磨、耐烧蚀等性能,与具有良好导热导电性的铜基组成复合材料具有很好的导热导电性、高的比强度、比模量,很小的热膨胀系数和耐磨、耐烧蚀性,是高性能的导热、导电功能材料。 二、碳纤维增强铜基复合材料的表面改性 一束碳纤维表面直接沉积铜后,经不同温度的真空热扩散,测试热扩散前后C/Cu复合材料丝的断裂强度,测定结果表明,复合丝经900℃热扩散后强度仍未降低,说明碳纤维与铜基体之间没有发生界面反应。X射线衍射结果也表明,C/Cu界面处无反应物产生。界面成分分析表明,没有发生Cu与C的互扩散及其溶解。因此,C/Cu界面不会发生化学反应,也不会有溶解现象,只是一种已机械结合为主的物理结合。 为改善界面结合特性,有人首先在高强度碳纤维表面上电沉积镍涂层,使界面形成C-Ni互扩散结合特性,然后在镍涂层上电沉积铜。最后把经过电镀的碳纤维预制件在900℃下热压实。由此生产的材料模量不高,仅为180GPa,抗拉强度为380MPa,造成这种情况的主要原因是分层、纤维分布不均匀及基体松孔。 碳纤维与铜具有良好的化学相容性,但二者的润湿性差。目前的研究,主要集中于以下两方面来改善其润湿性。 1、在基体中加入合金元素 在基体中加入适量的合金元素,通过改变基体的化学成分以降低润湿过程的自由能,促进基体与纤维润湿。 2、对碳纤维进行表面处理 用化学镀铜法,使碳纤维与铜箔产生了良好的复合,在碳纤维表面进行化学气相沉积处理后,再浸铜,得到了碳/铜复合丝,这种方法也可促进二者之间的润湿。

材料弹性模量E和泊松比实验测定

实验三 材料弹性模量E 和泊松比μ的测定实验 一、实验目的 1、测定常用金属材料的弹性模量E 和泊松比μ。 2、验证胡克(Hooke )定律。 二、实验仪器设备和工具 1、组合实验台中拉伸装置 2、XL2118系列力&应变综合参数测试仪 三、实验原理和方法 试件采用矩形截面试件,电阻应变片布片方式如图3-1。在试件中央截面上,沿前后两面的轴线方向分别对称的贴一对轴向应变片R1、R1ˊ和一对横向应变片R2、R2ˊ,以测量轴向应变ε和横向应变εˊ。 补偿块 图 3-1 拉伸试件及布片图 1、 弹性模量 E 的测定 由于实验装置和安装初始状态的不稳定性,拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减小测量误差,实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始,采用增量法,分级加载,分别测量在各相同载荷增量P ?作用下,产生的应变增量ε?,并求出ε?的平均值。设试件初始横截面面积为0A ,又因L L ε=?,则有 A E P ε??=0 上式即为增量法测E 的计算公式。 式中 0A — 试件截面面积 ε? — 轴向应变增量的平均值 组桥方式采用1/4桥单臂测量方式,应变片连接见图3-2。

R 1 R 工作片 Uab A C 补偿片 R 3 R 4 机内电阻 D E 图3-2 1/4桥连接方式 实验时,在一定载荷条件下,分别对前、后两枚轴向应变片进行单片测量,并取其平均值 '11()2 εεε+=。显然ε代表载荷P 作用下试件的实际应变量。而且前后两片应变片可以相互抵消偏心弯曲引起的测量误差。 2、 泊松比μ的测定 利用试件上的横向应变片和纵向应变片合理组桥,为了尽可能减小测量误差,实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始,采用增量法,分级加载,分别测量在各相同载荷增量△P 作用下,横向应变增量ε'?和纵向应变增量ε?。求出平均值,按定义 'εμε ?=? 便可求得泊松比μ。 四、实验步骤 1、明确试件尺寸的基本尺寸,宽30mm ,厚5mm 。 2、调整好实验加载装置。 3、按实验要求接好线,调整好仪器,检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 4、均匀缓慢加载至初载荷P 0,记下各点应变的初始读数;然后分级等增量加载,每增加一级 载荷,依次记录各点电阻应变片的应变值,直到最终载荷。将实验记录填入实验报告 5、 作完实验后,卸掉载荷,关闭电源,整理好所用仪器设备,清理实验现场,将所用仪器设备复原,实验资料交指导教师检查签字。

对中国高模量碳纤维应用中工艺性能问题的分析

对中国高模量碳纤维应用中工艺性能问题的分析 夏英伟沃西源 (北京空间机电研究所,北京100076) 摘要文章简述了航天器结构对高模量碳纤维需求,对中国高模量碳纤维品质稳定性、工艺稳定性等内容进行了简要评述,着重对中国高模量碳纤维工艺性能做了分析,并对加强中国高模量碳纤维批生产提出了建议。 关键词高模量碳纤维工艺性能问题分析 中图分类号:V25 文献标识码:A 文章编号:1009-8518(2011)03-0083-05The Operation Performance Analysis on High-module Carbon Fiber Application in China Xia Yingwei Wo Xiyuan (Beijing Institute of Space Mechanics &Electricity,Beijing 100076,China) Abstract The paper introduced the requirements for high-module carbon fiber in a spacecraft structure and the fiber ’s quality stabilization and operation performance.Then the paper mainly analyzed the operation performance of high-module carbon fiber in China.Finally,it proposed to enhance the production of the carbon fiber in this paper. Key words High-module carbon fiber Operation performance Problem analysis 1引言 现今先进复合材料在航天器上用量多少已成为衡量航天器先进性的重要标志之一,碳纤维复合材料在我国航空航天领域应用获得了显著效果。碳纤维生产工艺流程长,技术关键点多,是多学科、多技术的集成,为了实现可持续发展和独立自主发展,我国自2003年起对高模量碳纤维的研究步伐明显加快,已经取得一定突破。目前国内北京化工大学、山西煤化院等单位,经多年努力奋战和技术攻关,已基本突破高模量碳纤维生产关键技术,分别建成了高模量碳纤维生产线,初具小批量供货能力[1]。试制的碳纤维力学性能、物理性能、工艺性能等已基本达到日本东丽公司M40碳纤维水平,但数据离散性较大、批次稳定性较差,碳纤维与树脂基体相容性等项目有待进一步考核,总的来看国产高模量碳纤维已有较好研制基础。本文着重对国产高模量碳纤维工艺性能等方面进行分析,提出一些建议,使碳纤维品质保证、生产与应用密切结合,从而缩小国产高模量碳纤维与日本东丽公司生产的碳纤维的差距,为我国航天器和空间光学遥感器结构先进复合材料国产化和扩大其应用范围做出新成绩。 收稿日期:2011-02-08 基金项目:国家重大科技专项工程 第32卷第3期2011年6月航天返回与遥感 SPACECRAFT RECOVERY &REMOTE SENSING 83

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