弹性模量

应力，应变和杨氏模量

杨氏模量(E)被定义为施加在材料上的沿试件纵向轴的应力与在同一轴上测量的变形或应变的比值。杨氏模量又称拉伸模量、弹性模量或弹性模量，其SI单位为帕斯卡(Pa)。

当一个拉伸力(拉力)作用在物体上时，它会延伸，它的行为可以通过弹性变形区域的应力-应变曲线得到(称为胡克定律)。力产生的延伸不仅取决于材料，还取决于其他因素，如物体的尺寸(如长度、厚度等)。

压力定义为单位面积塑料的力，其单位为Nm^－2或Pa。


其中σ为应力(单位为牛顿每平方米或帕斯卡)，F为力(单位为牛顿，通常缩写为N)， A为试样的截面积。

同时,应变定义为每单位长度的扩展。因为它是长度的比值，所以应变没有单位。


L在哪里₀为被拉伸杆的原始长度，L为被拉伸后的长度。ΔL是横条的延伸，这两个长度的差值。

利用拉伸应力和拉伸应变的测量不同材料的刚度通过比较杨氏模量E．E是恒定的，对于给定的材料是不变的。弹性模量公式是:



弹性模量/杨氏模量的单位包括:纳米^－2或Pa。

塑料中实际使用的单位是兆帕斯卡(MPa或N/mm)²)或吉帕斯卡(GPa或kN/mm)²)．在美国的习惯单位中，它通常表示为磅(力)每平方英寸(psi)。

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应用程序包括:

弹性模量在许多工程中都是材料选择、产品设计和性能分析的重要力学性能指标医学应用．

• 用于选择各种用途的材料，考虑其在不同类型的力下的反应
• 辅助设计过程
• 为了降低材料成本，确定生产中的批次质量和一致性

查看更多关于杨氏模量的内容:

»如何计算塑料的杨氏模量
»影响弹性模量的因素
»几种塑料的杨氏模量值

如何计算弹性模量?

一般来说，“拉伸试验法”是用来测量材料的弹性模量的。常用的方法有:

• ASTM D638 -塑料拉伸性能的标准试验方法
• ISO 527-1:2012 -拉伸性能的测定。一般原则

当然，除了下面列出的方法外，还有其他几种方法，但这里不讨论。

ASTM D638和ISO 527试验方法

ASTM D638和ISO 527试验方法涵盖了在规定条件下，以标准哑铃形试件的形式测定塑料和塑料复合材料的拉伸性能。定义的条件可以从预处理，温度，湿度，到测试机器的速度。

该方法用于研究试件的拉伸行为。

由拉伸试验结果可计算出:

• 抗拉强度(屈服和断裂)
• 拉伸模量/杨氏模量
• 应变
• 伸长和百分比屈服伸长
• 伸长和百分比断裂伸长率

对于ASTM D638，测试速度由材料规格决定。对于ISO 527，测试速度通常为5或50mm/min用于测量强度和伸长率，1mm/min用于测量模量。

伸长计用于测定伸长和拉伸模量。

影响杨氏模量的因素

模量与原子的结合能．结合力，因此弹性模量，通常是较高的熔点材料。杨氏模量与单晶材料的取向有关。

更高的温度在材料中增加原子振动，这反过来又减少了进一步分离原子所需的能量(因此通常减少了产生给定应变所需的应力)。

杂质原子的存在合金原子、非金属夹杂物、二次相粒子、位错(晶格结构中的移位或不匹配)和缺陷(裂纹、晶界等)。所有这些都可以使材料变弱或变强。

-任何阻碍位错通过晶格运动的东西都倾向于增加模量，从而增加屈服强度。

-任何促进错位运动(如温度升高)或产生局部应力上升(如裂缝、夹杂等)的东西都倾向于降低强度(如通过促进早期失效)。

获得灵感:通过了解前3个根本原因，并从一开始就实施纠正措施，防止塑料部件失效。

塑料的弹性模量比金属、陶瓷和玻璃要小得多。例如:

• 的弹性模量尼龙是2.7 GPa (0.4 x 10⁶psi)
• 玻璃纤维的模量为72 GPa (10.5 × 10⁶psi)
• 复合材料的杨氏模量如玻璃纤维增强复合材料(GFRC)或炭纤维增强复合材料(CFRC)介于基体聚合物和纤维相(碳或玻璃纤维)之间，取决于它们的相对体积分数。

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几种塑料的弹性模量值

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得了 | e m | PA-PC | PE-PL | PM-PP | PS-X

聚合物的名字	最小值(GPa)	马克思价值(GPa)
ABS -丙烯腈丁二烯苯乙烯	1.79	3.20
ABS阻燃	2.00	3.00
ABS高温	1.50	3.00
ABS高影响	1.00	2.50
ABS/PC共混-丙烯腈丁二烯苯乙烯/聚碳酸酯共混	2.00	2.20
ABS/PC混合20%玻璃纤维	6.00	6.00
ABS / PC阻燃	2.60	3.00
非晶TPI共混，超高热，耐化学腐蚀(高流量)	3.50	3.50
非晶TPI，高热，高流量，无铅可焊，30% GF	10.53	10.53
非晶TPI，高热，高流动，透明，无铅可焊(高流动)	3.10	3.10
非晶TPI，高温，高流量，透明，无铅可焊(标准流量)	3.16	3.16
非晶TPI，最高热，耐化学，260°C UL RTI	3.90	3.90
非晶TPI，中等热，透明	3.11	3.11
非晶TPI，中等温度，透明(食品接触批准)	3.11	3.10
非晶TPI，中等温度，透明(脱模级)	3.12	3.12
非晶TPI，中热，透明(粉末状)	3.11	3.11
ASA -丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯	2.00	2.60
ASA/PC共混-丙烯腈-苯乙烯丙烯酸酯/聚碳酸酯共混	2.00	2.60
ASA / PC阻燃	2.50	2.50
ASA/PVC共混-丙烯腈-苯乙烯丙烯酸酯/聚氯乙烯共混	2.00	2.20
CA -醋酸纤维素	0.60	2.80
CAB -醋酸纤维素丁酸酯	0.40	1.70
纤维素Diacetate-Pearlescent电影	2.00	2.50
纤维素Diacetate-Gloss电影	2.00	2.50
纤维素Diacetate-Integuard电影	2.50	2.90
纤维素Diacetate-Matt电影	2.00	2.90
二醋酸纤维素-窗户贴膜(食品级)	2.00	2.50
双乙酸纤维素-透明金属化膜	2.10	2.60
纤维素Diacetate-Colored电影	2.00	2.50
二醋酸纤维素阻燃膜	2.00	2.50
双乙酸纤维素-高滑脱膜	2.30	2.80
纤维素Diacetate-Semitone电影	2.00	2.50
CP -本体酸纤维素	0.45	1.40
环烯烃共聚物	2.60	3.20
氯化聚氯乙烯	2.50	3.20
ECTFE	1.70	1.70
四氟乙烯	0.80	0.80
EVA -乙烯乙烯醋酸酯	0.01	0.20
EVOH -乙烯乙烯醇	1.90	3.50
FEP -氟化乙烯丙烯	0.30	0.70
高密度聚乙烯	0.50	1.10
HIPS -高冲击聚苯乙烯	1.50	3.00
HIPS阻燃剂V0	2.00	2.50
离聚体(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物)	0.80	0.40
LCP -液晶聚合物	10.00	19.00
连结控制协定碳纤维增强	31.00	37.00
连结控制协定玻璃纤维增强	13.00	24.00
连结控制协定矿物填充	12.00	22.00
低密度聚乙烯	0.13	0.30
线性低密度聚乙烯	0.266	0.525
MABS -透明丙烯腈丁二烯苯乙烯	1.90	2.00
pa11 -(聚酰胺11)30%玻璃纤维增强	3.80	5.20
pa46 -聚酰胺46	1.00	3.30
pa46, 30%玻璃纤维	7.80	8.20
pa6 -聚酰胺6	0.80	2.00
pa6 -10 -聚酰胺6-10	1.00	2.00
pa66 -聚酰胺6-6	1.00	3.50
pa66, 30%玻璃纤维	5.00	8.00
pa66, 30%矿物填充	1.40	5.50
pa66，耐冲击改性，15-30%玻璃纤维	2.00	11.00
pa66，影响修改	0.80	1.20
聚酰胺semi-aromatic	2.07	2.23
PAI -聚酰胺-酰亚胺	4.00	5.00
PAI, 30%玻璃纤维	11.00	15.00
拜,低摩擦	5.00	7.00
PAN -聚丙烯腈	3.10	3.80
PAR - Polyarylate	2.00	2.30
帕拉(Polyarylamide)、玻璃纤维30-60%	11.50	24.00
聚对苯二甲酸丁二酯	2.00	3.00
PBT, 30%玻璃纤维	9.00	11.50
PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维	6.00	10.00
PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维阻燃剂	7.00	8.00
PC -聚碳酸酯，高温	2.20	2.50
PC/PBT共混-聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯共混	1.80	2.30
PC/PBT混合，玻璃填充	4.50	5.10
PCL -聚已酸内酯	0.38	0.43
PCTFE——Polymonochlorotrifluoroethylene	1.20	1.50
PE(聚乙烯30%玻璃纤维	4.90	6.30
PE/TPS混合-聚乙烯/热塑性淀粉	0.19	0.30
PEEK - Polyetheretherketone	3.50	3.90
PEEK 30%碳纤维增强	13.00	22.30
PEEK 30%玻璃纤维增强	9.00	11.40
裴——Polyetherimide	3.00	3.00
PEI, 30%玻璃纤维增强	9.00	9.00
裴,矿物填充	5.00	7.00
PEKK (Polyetherketoneketone)，低结晶度	3.40	3.50
PESU——Polyethersulfone	2.30	2.80
PESU 10-30%玻璃纤维	3.50	8.50
PET -聚对苯二甲酸乙二醇酯	2.80	3.50
PET, 30%玻璃纤维增强	9.00	12.00
PET, 30/35%玻璃纤维增强，抗冲击改性	7.00	9.00
PETG -聚对苯二甲酸乙二醇酯	1.90	2.00
PFA——Perfluoroalkoxy	0.70	0.80
PGA——Polyglycolides	6.50	6.90
PHB——Polyhydroxybutyrate	3.10	3.30
π-聚酰亚胺	1.30	4.00
聚乳酸-聚乳酸	3.40	3.60
PLA，高温薄膜	3.30	3.50
中国人民解放军,注塑	3.50	3.60
PMMA -有机玻璃/丙烯酸	2.50	3.50
PMMA(丙烯酸)高温	2.50	4.30
PMMA(丙烯酸)冲击改性	1.50	3.50
PMP,不会	0.50	1.60
PMP 30%玻璃纤维增强	5.00	6.00
PMP矿物填充	1.70	2.00
聚甲醛(缩醛)	2.80	3.70
POM(缩醛)冲击修正	1.40	2.30
POM(缩醛)低摩擦	1.80	3.00
POM(缩醛)矿物填充	4.00	5.50
PP -聚丙烯10 - 20%玻璃纤维	2.80	4.00
PP, 10-40%矿物填充	1.00	3.50
PP, 10-40%滑石粉填充	1.50	3.50
PP, 30-40%玻璃纤维增强	4.00	10.00
PP(聚丙烯)共聚物	1.00	1.20
PP(聚丙烯)均聚物	1.10	1.60
PP均聚物，长玻璃纤维，30%填充重量	7.00	7.00
PP均聚物，长玻璃纤维，填充重量40%	9.00	9.00
PP均聚物，长玻璃纤维，50%填充重量	12.00	13.50
影响PP、改性	0.40	1.00
PPA - Polyphthalamide	3.70	3.70
PPA, 33%玻璃纤维增强-高流量	13.00	13.20
PPA, 45%玻璃纤维增强	17.10	17.30
聚苯醚	2.10	2.80
PPE, 30%玻璃纤维增强	7.00	9.00
PPE、阻燃	2.40	2.50
PPE,影响修改	2.10	2.80
PPE、矿物填充	2.90	3.50
聚苯硫醚	3.30	4.00
PPS, 20-30%玻璃纤维增强	6.00	11.00
PPS, 40%玻璃纤维增强	8.00	14.00
PPS,导电	13.00	19.00
PPS，玻璃纤维和矿物填充	10.00	17.00
PPSU -聚苯砜	2.34	2.34
PS(聚苯乙烯)30%玻璃纤维	10.00	10.00
PS(聚苯乙烯)晶体	2.50	3.50
PS,高温	3.00	3.50
事业单位-聚砜	2.50	2.70
PSU, 30%玻璃纤维增强	7.60	10.00
事业单位矿物填充	3.80	4.50
聚四氟乙烯-聚四氟乙烯	0.40	0.80
聚四氟乙烯，25%玻璃纤维增强	1.40	1.70
PVC(聚氯乙烯)， 20%玻璃纤维增强	4.50	7.00
PVC、增塑的	0.001	1.800
PVC,增塑的	0.001	1.00
PVC刚性	2.40	4.00
聚偏氯乙烯	0.35	0.50
PVDF -聚偏氟乙烯	1.50	2.00
SAN -苯乙烯丙烯腈	2.80	4.00
SAN, 20%玻璃纤维增强	8.00	11.00
苯乙烯马来酸酐	2.40	3.00
SMA, 20%玻璃纤维增强	5.00	6.00
SMA，阻燃V0	1.80	2.00
甲基丙烯酸甲酯苯乙烯	2.10	3.40
SRP -自增强聚苯乙烯	5.90	8.30
TPI-PEEK混合，超高热，耐化学，高流量，240C UL RTI	4.20	4.20
TPS，注射通用	0.80	3.00
TPS，注水防水	0.63	0.72
超高分子量聚乙烯	0.30	0.60
交联聚乙烯	0.35	3.50

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