什麼是彈性模量？

彈性模量，也稱為彈性係數或簡稱模量，是用於衡量材料彈性的指標。彈性模量量化了材料抵抗非永久性或彈性形變的能力。在應力作用下，材料首先會表現出彈性：應力會導致它們變形，但材料在應力消除後會恢復到之前的狀態。在通過彈性區域並通過其屈服點後，材料會進入塑性區域，即使在拉伸應力消除後，也會表現出永久形變。

模量的定義是應力 (σ) 應變 (ε) 曲線的直線部分的斜率。著重於彈性區域，如果斜率取自兩個應力-應變點之間，則模量是應力變化量除以應變變化量。模量 =(σ2 - σ1) / (ε2 - ε1) ，其中應力 (σ) 是力除以試件的橫截面積，應變 (ε) 是材料長度的變化量除以材料的原始標距長度。由於應力和應變都是標準化的測量值，因此模量是一種一致的材料屬性，可以在不同尺寸的試件之間進行比較。大型鋼材試件與小型鋼材試件具有相同的模量，儘管大型試件需要更高的最大力才能使材料變形。諸如金屬、塑膠和複合材料之類的脆性材料，將比諸如橡膠之類的延性材料表現出更陡峭的斜率和更高的模量值。

彈性體模量

與塑膠和金屬等脆性材料不同，彈性體材料不會表現出屈服點，並且會持續彈性變形直到斷裂。在這種情況下，模量僅報告為給定伸長率下的力測量值。例如，在下圖中，模量報告為 100%、200% 和 300% 應變下的應力。

雖然模量最常在拉伸測試期間報告，但彈性模量也可以報告為壓縮測試的壓縮彈性模量、彎曲測試的彎曲彈性模量、剪切測試的剪切彈性模量或扭轉測試的扭轉彈性模量。彈性模量也可以通過動態測試來確定，在動態測試中，它可以從複數模量中推導出來。

計算不同類型的模量

記錄模量的使用者應注意，有很多不同的方法可以計算應力/應變曲線初始線性部分的斜率。例如，Instron 的 Bluehill® Universal 軟體提供了八種以上不同的彈性模量計算方法。在比較不同實驗室之間給定材料的模量結果時，了解選擇了哪種類型的模量計算至關重要。

楊氏模量

使用最小二乘法在測試數據上計算曲線初始線性部分的斜率。最陡峭的斜率報告為模量。

弦線模量

使用者選擇一個起始應變點和一個結束應變點。在兩個點之間繪製一條線，並且該線的斜率記錄為模量。

正割模量

使用零應力/應變點作為起始值，並使用使用者選擇的應變點作為結束值。在兩個點之間繪製一條線，並且該線的斜率記錄為模量。

分段模量

使用者選擇一個起始應變點和一個結束應變點。使用最小二乘法擬合起始點和結束點之間的所有點，構造一條線。最佳擬合線的斜率報告為模量。

正切模量

使用者在應力/應變曲線上選擇一個正切點。正切線的斜率報告為模量。

E-模量

彈性模量是通過使用標準線性迴歸技術確定的。用於計算的曲線部分是自動選擇的，並且排除了彈性形變的初始和最終部分，在這些部分中，應力-應變曲線是非線性的。

遲滯模量

模量由加載和重新加載部分產生的遲滯迴路確定。