【弹性模量e的计算公式】弹性模量(Young's Modulus),通常用符号E表示,是材料在弹性变形阶段内应力与应变之间的比例系数。它反映了材料抵抗拉伸或压缩的能力,是材料力学中的一个重要参数。弹性模量的单位在国际单位制中为帕斯卡(Pa),常用单位为兆帕(MPa)或吉帕(GPa)。
弹性模量的计算公式基于胡克定律,即在弹性范围内,应力与应变成正比。其基本公式如下:
$$
E = \frac{\sigma}{\varepsilon}
$$
其中:
- $ E $ 为弹性模量;
- $ \sigma $ 为应力(单位:Pa);
- $ \varepsilon $ 为应变(无量纲)。
应力 $ \sigma $ 的计算公式为:
$$
\sigma = \frac{F}{A}
$$
应变 $ \varepsilon $ 的计算公式为:
$$
\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}
$$
其中:
- $ F $ 为作用力(单位:牛顿,N);
- $ A $ 为受力面积(单位:平方米,m²);
- $ \Delta L $ 为长度变化量(单位:米,m);
- $ L_0 $ 为原始长度(单位:米,m)。
弹性模量E的常见计算方式总结
| 计算方式 | 公式 | 说明 |
| 基本公式 | $ E = \frac{\sigma}{\varepsilon} $ | 应力与应变之比 |
| 应力公式 | $ \sigma = \frac{F}{A} $ | 力除以受力面积 |
| 应变公式 | $ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} $ | 长度变化与原长之比 |
| 实验测量法 | $ E = \frac{FL_0}{A\Delta L} $ | 结合力、面积、长度变化进行计算 |
不同材料的典型弹性模量值(单位:GPa)
| 材料 | 弹性模量E(GPa) |
| 钢 | 200 - 210 |
| 铝 | 69 - 72 |
| 铜 | 117 - 128 |
| 玻璃 | 50 - 90 |
| 橡胶 | 0.01 - 0.1 |
| 木材(顺纹) | 10 - 15 |
通过上述公式和表格,可以对弹性模量E的计算方法有更清晰的认识。在实际工程应用中,弹性模量常用于结构设计、材料选择以及力学分析中,是衡量材料刚性的重要指标。


