弹性模量介绍以及测试方法

        弹性模量是材料力学性能的重要指标之一，用于描述物体在受力后恢复原状的能力。在工程领域中，弹性模量的准确测量对于材料选择、设计和质量控制都至关重要。在下面文章中铄思百检测小编就带大家了解一下弹性模量和测试的几种测试仪器。

首先，我们先了解一下什么是弹性模量

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（Elastic Modulus）。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。一般地，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。

杨氏模量：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杨氏模量E=( F/S)/(dL/L)。

剪切模量：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)。

泊松比：在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。比如，一杆受拉伸时，其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然)，而横向应变e'与轴向应变e之比称为泊松比ν，泊松比ν与杨氏模量E及剪切模量G之间的关系：

要得到弹性模量的话，需要对应力应变曲线，进行分析就可以得出，而又有几种不同的仪器可以测试弹性模量，主要有纳米压痕仪和万能试验机，

        纳米压痕仪是一种专门设计用于测量材料硬度和弹性模量的设备。它通常使用一个小尖头，在纳米级别上对材料进行压痕测试。通过测量压入材料的深度和压头的载荷，可以计算出材料的硬度和弹性模量。纳米压痕仪的主要特点是测试精度高，能够测量微小尺度的材料，并提供局部性能信息。它在纳米材料、薄膜、涂层等领域的研究中得到广泛应用。

        万能试验机是一种多功能的力学测试设备，可以进行各种材料力学性能的测试，包括弹性模量的测量。它通常使用标准化的试样，在宏观尺度上施加力和测量变形。通过应力-应变曲线的分析，可以计算出材料的弹性模量。万能试验机的主要特点是多功能性和广泛适用性，可以测试各种材料和结构。它在工程领域的质量控制、材料研发和性能评估中得到广泛应用。

        纳米压痕仪和万能试验机在测量弹性模量时存在一些不同。首先，纳米压痕仪主要用于测量微小尺度的材料，而万能试验机适用于宏观尺度的材料。其次，纳米压痕仪可以提供局部性能信息，而万能试验机提供的是整体性能。此外，纳米压痕仪的测试精度相对较高，可以测量更小的尺度，而万能试验机的测试范围更广。

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