作业帮钢铁材料的弹性模量和切变模量有什么区别?钢铁材料的弹性模量E和切变模量G有什么区别?以及二者的影响因素是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/07 23:49:56
钢铁材料的弹性模量和切变模量有什么区别?钢铁材料的弹性模量E和切变模量G有什么区别?以及二者的影响因素是什么?
钢铁材料的弹性模量和切变模量有什么区别?
钢铁材料的弹性模量E和切变模量G有什么区别?以及二者的影响因素是什么?
钢铁材料的弹性模量和切变模量有什么区别?钢铁材料的弹性模量E和切变模量G有什么区别?以及二者的影响因素是什么?
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,可用著名的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.
材料经塑性变形后,外力所做的功部分以储存能形式存在于材料内部,从而使系统的自由能升高,处于不稳定状态.故此,回复再结晶是材料经过冷变形后的自发趋势,加热则加快这一过程的发生.
当加热温度较低,时间较短时,发生回复.此时,主要表现为亚结构的变化和多边化过程,第一类内应力大部消除,电阻率有所下降,而对组织形态和力学性能影响不大.
当加热温度较高,时间较长时就发生再结晶现象.再结晶时,新的无畸变等轴晶将取代冷变形组织,其性能基本上回复到冷变形前的状态.
再结晶完成后继续加热时,晶粒将发生长大现象.