杨氏模量-常见材料的拉伸强度和屈服强度

1 杨氏模量 E

杨氏模量也称杨氏模数(英语:Young’s modulus),一般将杨氏模量习惯称为弹性模量。弹性材料承受正向应力时会产生正向应变,在形变量没有超过对应材料的一定弹性限度时,定义正向应力与正向应变的比值为这种材料的杨氏模量。其公式为:

E = 应力 / 应变

= σ / ε

= (F / A) / (dL / L)

式 1

其中:

  • E = 杨氏模量 (Pa, N/m2)
  • σ = 应力(N)
  • ε =应变(m / m)
  • F = 载荷(N)
  • dL =物体的伸长或压缩量(m)
  • L =物体原始的长度(m)

2 应变

应变是“由于应力导致的固体变形”-尺寸变化除以尺寸的原始值-可以表示为

ε = dL / L

式 2

其中:

  • ε =应变(m / m)
  • dL =物体(m)的伸长或压缩
  • L =物体的长度(m)

只要应力小于材料的屈服强度,就可以用上式来预测物体的伸长或压缩量。

3 应力

应力是每单位面积所受的力,可以表示为:

σ= F / A

式 3

其中:

  • σ=应力(N / m2
  • =施加力(N,lb)
  • =物体的受力面积(m2

4  常见材料拉伸杨氏模量,抗拉强度和屈服强度。

材料拉伸模量
EGPa
极限抗拉强度
σ(
MPa
屈服强度
σ(
MPa
ABS塑料1.4-3.140
亚克力(丙烯酸塑料)3.270
铝青铜120
6911095
铝合金70
78
芳纶70-112
287
铍铜124
32
3100
黄铜102-125250
海军黄铜100
青铜96-120
32
碳纤维增强塑料150
碳纳米管,单壁1000
铸铁4.5%C,ASTM A-48170
纤维素,棉花,木浆和再生80-240
醋酸纤维素,模制Dec-58
醋酸纤维素片30-52
硝酸纤维素,赛璐oid50
氯化聚醚1.139
氯化PVC(CPVC)2.9
248
207
水泥17
11722070
钻石(C)1220
环氧树脂326-85
纤维板,中密度4
亚麻纤维58
玻璃50-9050
玻璃纤维增​​强聚酯基体17
74
花岗岩52
石墨烯1000
灰铸铁130
麻纤维35
因科内尔214
517
210
13.8
金属镁(Mg)45
159
大理石15
MDF-中密度纤维板4
钼(Mo)329
蒙乃尔金属179
170
镍银128
镍钢200
铌(Co)103
尼龙62-Apr45-9045
尼龙6660-80
橡木(沿纹理)11
酚醛树脂33-59
苯酚甲醛模塑料45-52
磷青铜116
松木(沿纹理)940
147
97
聚丙烯腈,纤维200
聚苯并恶唑3.5
聚碳酸酯2.652-62
聚乙烯HDPE(高密度)0.815
聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET2-2.755
聚酰胺纤维2.585
聚异戊二烯,硬橡胶39
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)2.4-3.4
聚酰亚胺芳烃3.168
聚丙烯,PP1.5-228-36
聚苯乙烯,PS3-3.530-100
聚乙烯,LDPE(低密度)0.11-0.45
聚四氟乙烯(PTFE)0.4
聚氨酯浇铸液Oct-20
聚氨酯弹性体29-55
聚氯乙烯(PVC)2.4-4.1
钾盐
290
橡胶,小应变0.01-0.1
蓝宝石435
58
130-185
碳化硅4503440
72
钢,高强度合金ASTM A-514760690
精钢AISI 302180860502
钢,结构ASTM-A36200400250
186
59
47
钛合金105-120900730
牙釉质83
钨(W)400-410
碳化钨(WC)450-650
170
131
铁艺190-210
锌锌83

表 1

1 Pa (N/m2) = 1×10-6 N/mm2 = 1.4504×10-4 psi

1 MPa = 106 Pa (N/m2) = 0.145×103 psi (lbf/in2) = 0.145 ksi

1 GPa = 109 N/m2 = 106 N/cm2  = 103 N/mm2 = 0.145×106 psi (lbf/in2)

1 Mpsi = 106 psi = 103 ksi

1 psi (lb/in2) = 0.001 ksi = 144 psf (lbf/ft2) = 6,894.8 Pa (N/m2) = 6.895×10-3 N/mm2

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