影响弹性模量的因素
材料弹性模量及其影响因素
材料在相变过程中往往发生晶体结构或晶格常数的突变， 因而在相变点经常发生E值的突变
显微组织（热处理）
弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标（如晶粒大 小对E值无影响；第二相大小和分布对E值影响也很小； 淬火后E值虽稍有下降，但回火后又恢复到退火状态的数 值）。但灰口铸铁除外，其E值与组织密切相关。
提高弹性模量的途径
石墨片的细致化 石墨片的均匀化 石墨片尖端钝化 减少C 、 D 、 E 型石墨数量,尽量获得A型
石墨
灰口铸铁的孕育处理基本可实现上述变化
灰铸铁中石墨片的分布形式
灰铸铁中石墨片的分布形式
A型石墨 B型石墨 C型石墨 D型石墨 E型石墨
均匀无方向性分布片状 均匀无方向性分布菊花状 均匀无方向性分布初生针片状(粗大) 无秩序无方向性分布于枝晶间 有秩序有方向性分布于枝晶间
相比较而言, C 、 E 、 D型石墨对弹性模量影响 最大,B型次之,A型影响相对最小
同一周期的元素,E值随原子序数 增加而增大,这与元素价电子增多 及原子半径减小有关
Na → Mg → Al →Si
同一族的元素, E值随原子序数增 加而减小,这与原子半径增大有关
Be → Mg → Ca → Sr → Ba
过渡族金属不符合上述规律,由右 图可知,过渡族金属的弹性模量极 高,过渡族金属的特性在理论上尚 未解决,但可想见,d层电子的特殊 结构应起重要的作用
1.0511 1.0511 2 1.0
0.40 0.651 0.40 0.652
外因
温度
温度是对弹性模量影响较大的一个外部因素。通常，温度 升高，原子间距增大，原子间结合力减弱，E值降低。碳 钢加热时每升高100℃ ，其E值下降3%~5%
C100混凝土弹性模量影响因素的研究分析
C100混凝土弹性模量影响因素的研究分析摘要：本文通过对影响高强混凝土弹性模量的各因素进行对比试验，分析高性能混凝土粗骨料、砂率、水胶比、坍落度等因素对C100高性能混凝土弹性模量的影响。
关键词：弹性模量粗骨料砂率水胶比坍落度在混凝土工程实际应用中，除了以强度、坍落度作为主要控制指标外，还经常规定混凝土的弹性模量，混凝土结构设计规范GB50010-2002第4.1.5条规定C30混凝土受压和受拉时的弹性模量为：3.00X104 MPa。
在计算钢筋混凝土的变形，裂缝扩展及大体积混凝土的温度应力时，都需要知道混凝土的弹性模量。
如目前我国高铁高性能混凝土的28d弹性模量要求达到3.55×104MPa，既35.5GPa。
同时在实际工程中，也出现过混凝土强度满足要求但弹性模量偏低，使混凝土构件变形较大而不能正常使用的问题，甚至会导致混凝土结构失稳而发生工程质量事故。
因此，研究哪些因素会影响混凝土弹性模量是非常必要的。
本次试验主要研究混凝土粗骨料、砂率、水胶比、坍落度等因素对C100高性能混凝土弹性模量的影响。
1 试验采用的原材料1.1 水泥采用大连小野田P.O42.5级水泥，水泥性能见表1-1表1-1 水泥性能生产厂家品种及强度等级抗压强度实测值（MPa）抗折强度实测值（MPa）凝结时间（min）3d 28d 3d 28d 初凝终凝大连小野田P.O42.5 28.3 59.6 6.0 10.1 150 2251.2细集料采用沈阳浑河产河砂，性能见表1-2表1-2细集料性能项目细度模数颗粒级配表观密度堆积密度含泥量（%）泥块含量（%）孔隙率（%）（kg/m3）（kg/m3）结果 2.8 Ⅱ2580 1570 0.4 0.2 391.3粗集料分别采用玄武岩、石灰岩和花岗岩制成的5-25mm的碎石。
性能见表1-3表1-3岩石性能岩石种类玄武岩石灰岩花岗岩表观密度（kg/m3）2750 2640 2560弹性模量（GPa）38.0 36.2 32.81.4外加剂采用沈阳依利达混凝土外加剂厂生产的泵送剂WBF-1。
材料物理性能考试复习资料
1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。
2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。
如低碳钢温度一直升到铁素体转变为奥氏体相变点，弹性模量单调下降，但超过相变点，弹性校模量会突然上升，然后又呈单调下降趋势。
这是在由于在相变点因为相变的发生，膨胀系数急剧减小，使得弹性模量突然降低所致。
3. 不同材料的弹性模量差别很大，主要是因为材料具有不同的结合键和键能。
4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合力。
对于一定的材料它是个常数。
弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。
因为建立的模型不同，没有定量关系。
（☆）5. 材料的断裂强度：a E th /γσ=材料断裂强度的粗略估计：10/E th =σ6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下，热容随温度的降低而减小，在接近绝对零度时，热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。
7. 德拜温度意义:① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别，就是由德拜温度θD 来划分这两个温度区域:在低θD 的温度区间，电阻率与温度的5次方成正比。
在高于θD 的温度区间，电阻率与温度成正比。
② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。
③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时，对所有的物质都具有相同的关系曲线。
德拜温度表征了热容对温度的依赖性。
本质上，徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。
8. 固体材料热膨胀机理：（1） 固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
（2） 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
随着温度升高，热缺陷浓度呈指数增加，这方面影响较重要。
9. 导热系数与导温系数的含义:材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率，热导率越高，温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高，趋向于稳定的速度越快。
即:热导率大，稳定后的温度梯度小，热扩散率大，更快的达到“稳定后的温度梯度”（☆）10. 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，故又称为抗热震性。
影响材料弹性模量的因素
影响材料弹性模量的因素1合金元素与钢材弹性模量的关系原子间作用力决定于金属原子本身和晶格类型，故弹性模量也主要取决于金属原子本性与晶格类型。
溶质元素虽可以改变合金的晶格常数，但对于常用金属材料而言，合金元素对其晶格常数的改变不大，因而对弹性模量影响小。
合金钢和碳钢的弹性模量数值相当接近，差值不大于12%。
2热处理对弹性模量的影响热处理对弹性模量的影响不大，如晶粒大小对弹性模量无影响；第二相大小和分布对弹性模量影响也很小；淬火后弹性模量虽有所下降，但回火后又恢复到退火前的状态值。
但是，弹簧钢(60Si2MnA) 在经过热处理（淬火+回火）后，弹性模量变化不大，而不同的温度回火后，切变模量变化较明显。
设计中若对此不予以考虑，可能会造成一定误差。
对于60Si2MnA材料热处理虽然对E的影响很小，但是G却有明显变化，根据剪切模量、弹性模量及泊松比的关系：G=E/(2(1+υ))，可以得出是热处理会影响υ值。
但是，这种关系是否具有普适性还有待探讨。
3应变强化对弹性模量的影响若试件为塑性材料，被加载至塑性阶段后再卸载，则当材料返回平衡状态时，弹性应变消失，而塑性应变不会消失，结果材料出现永久变形，如图a所示。
该过程称为应变强化或者冷作硬化。
这样，虽然比例极限提高了，但是在一定程度上降低了塑性，增加了脆性。
从图a中可以看出，强化前后，曲线线性段的直线趋于平行，斜率相同，弹性模量相同。
实际上，试件从A’点卸载，再加载至同一点会损失部分热量或能量，因而加载和卸载过程的曲线并不重合，如图b虚线所示，会存在一个机械滞回区。
在选择振动结构或机械设备的阻尼器材料时，要重点考虑其机械滞回特性。
材料强化过程示意图4冷塑变形对弹性模量的影响冷塑变形使弹性模量稍有降低，一般降低4%~6%，这与残余应力有关。
当塑性变形量很大时，因产生形变使弹性模量出现各向异性，沿变形方向弹性模量最大。
这种冷塑变形所造成的材料弹性模量变化，将会对精密零件的冷成型精度造成影响。
混凝土的弹性模量与泊松比原理
混凝土的弹性模量与泊松比原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其性能直接影响到建筑物的安全、稳定和耐久性。
混凝土的弹性模量和泊松比是混凝土材料力学性能的重要指标，对于混凝土的设计和施工具有重要的指导作用。
本文将详细介绍混凝土的弹性模量和泊松比的原理及其影响因素。
二、混凝土的弹性模量1. 弹性模量的定义弹性模量是指材料在受到外力作用时，能够发生弹性变形的能力。
在弹性变形状态下，材料恢复到原来的形状和尺寸，不会发生永久变形。
弹性模量是衡量材料弹性变形能力的指标，通常用E表示，单位是帕斯卡（Pa）。
2. 混凝土的弹性模量混凝土是一种非均质材料，其弹性模量随着混凝土中各组分的变化而变化。
通常情况下，混凝土的弹性模量在20-40GPa之间。
混凝土的弹性模量与其组成、体积密度、龄期、湿度等因素有关。
3. 影响混凝土弹性模量的因素（1）混凝土的组成：混凝土中水泥石、骨料、砂、水等各组分的含量和性质不同，会影响混凝土的弹性模量。
其中，水泥石的弹性模量较高，骨料的弹性模量较低，因此，当混凝土中骨料含量增加时，其弹性模量会降低。
（2）混凝土的体积密度：混凝土的体积密度主要受到混凝土中水泥石、骨料、砂等组分的体积分数和相对密度的影响。
当混凝土的体积密度增加时，其弹性模量也会随之增加。
（3）混凝土的龄期：混凝土的龄期越长，弹性模量也会随之增加。
这是因为随着混凝土的龄期的增加，其内部水泥石的结晶程度和强度也会逐渐提高，从而提高混凝土的弹性模量。
（4）混凝土的湿度：混凝土的湿度也会影响其弹性模量。
当混凝土的湿度增加时，其弹性模量会随之降低。
这是因为水的存在会使混凝土中的孔隙率增加，从而降低混凝土的弹性模量。
三、混凝土的泊松比1. 泊松比的定义泊松比是指材料在受到外力作用时，沿着一个方向发生压缩变形时，垂直于该方向的另一方向发生拉伸变形的比例。
泊松比通常用ν表示。
2. 混凝土的泊松比混凝土的泊松比通常在0.15-0.25之间。
混凝土的弹性模量(MPa)-混凝土弹性
混凝土的弹性模量(MPa)-混凝土弹性混凝土是一种常见的建筑材料，它具有许多优点，如强度高，抗压能力强，防火，防水等。
但是，它也存在一些缺点，其中之一就是它的弹性较差。
混凝土的弹性模量(MPa)是衡量其弹性的重要指标，本文将详细介绍混凝土弹性及其影响因素。
1. 混凝土弹性简介弹性是指物体在受到外力作用后，能够恢复原状的能力。
如果物体受到的外力越小，恢复的能力越好，则物体的弹性就越强。
混凝土材料虽然具有一定的强度，但其弹性较差，即在受到外力作用后，能够恢复原状的能力较差。
混凝土的弹性模量(MPa) 是指在混凝土受到压力作用时，单位面积的应力和应变之比。
一般情况下，应力和应变之间有一定的线性关系，因此弹性模量也可以定义为比例常数。
混凝土的弹性模量通常用MPa表示。
2. 影响混凝土弹性的因素混凝土材料的弹性模量与以下因素有关：2.1 混凝土材料的配合比混凝土材料的配合比是指混凝土中石子、水泥、砂等原材料的比例。
不同的配合比会影响混凝土的密度和内部结构，从而影响混凝土的弹性模量。
混凝土材料的配合比越合理，混凝土的弹性模量越高。
2.2 混凝土的密度混凝土的密度直接影响其弹性模量。
密度越大，混凝土材料的弹性也就越强。
因此，为了提高混凝土的弹性，可以使用更高密度的混凝土。
2.3 龄期混凝土的龄期也会影响它的弹性模量。
通常情况下，混凝土的弹性模量会随着龄期的增加而提高。
这是因为随着时间的推移，混凝土中的水分会逐渐蒸发，从而使混凝土变得更加坚硬。
2.4 温度和湿度温度和湿度也会影响混凝土材料的弹性模量。
当混凝土遇到高温或高湿度环境时，其弹性模量会下降。
因此，在设计混凝土结构时，需要考虑到材料的使用环境。
3. 如何提高混凝土的弹性为了提高混凝土的弹性，可以从以下几个方面入手：3.1 优化配合比混凝土的弹性模量与其配合比有直接关系。
因此，优化配合比可以提高混凝土的弹性。
调整不同原材料的比例，以达到最佳比例，从而提高混凝土的弹性模量。
混凝土的弹性模量(MPa)
混凝土的弹性模量(MPa)混凝土的弹性模量(MPa)混凝土是一种常见的建筑材料，用于制作建筑结构中的基础、墙壁、地板等。
混凝土的弹性模量是评估其力学性能的重要参数之一。
本文将探讨混凝土的弹性模量及其影响因素。
1. 弹性模量的定义和意义弹性模量是指材料在受到应力作用时变形程度的度量，是衡量材料抵抗变形能力的重要指标。
对于混凝土而言，弹性模量可以反映其在受力后是否会发生明显的变形。
2. 混凝土的组成及其影响因素混凝土主要由水泥、砂、石子和水混合而成。
其弹性模量受以下因素的影响：2.1 水灰比：水灰比是指混凝土中水的质量与水泥的质量之比。
水灰比的增大会使混凝土的弹性模量降低。
2.2 骨料的种类和粒径：不同类型和粒径的骨料会对混凝土的弹性模量产生影响。
较粗的骨料会使混凝土的弹性模量增加。
2.3 混凝土的拌合度：拌合度是指混凝土中固相材料的容量与全量料容（空隙和固相的总和）的百分比。
拌合度的增加会使混凝土的弹性模量增加。
3. 测试混凝土的弹性模量通常，通过压缩试验来测试混凝土的弹性模量。
这种试验将混凝土试样置于压力机中，施加一定的压力，并测量试样的应力和应变。
通过应力-应变曲线，可以确定混凝土的弹性模量。
4. 弹性模量的应用混凝土的弹性模量对于结构设计和计算具有重要意义。
在工程设计中，混凝土的弹性模量被用于计算结构的变形和应力分布。
它对于建筑物的稳定性和安全性至关重要。
5. 弹性模量的影响因素优化为提高混凝土的弹性模量，可以采取以下措施：5.1 控制水灰比：适当降低水灰比可以增加混凝土的弹性模量。
5.2 优选骨料：选择适合的骨料种类和粒径，以提高混凝土的弹性模量。
5.3 控制拌合度：合理控制混凝土的拌合度，以提高混凝土的弹性模量。
6. 结论混凝土的弹性模量是反映其变形能力和力学性能的重要参数。
通过控制水灰比、优选骨料和控制拌合度等措施，可以优化混凝土的弹性模量。
在工程设计中，合理考虑混凝土的弹性模量对于确保建筑物的稳定性和安全性至关重要。
影响弹性模量的因素
• 对化合物和中间相的弹性模量研究表明，中间 相的熔点愈高，弹性模量也愈大。CuAl2相的弹 性模量比铝高，但比铜低。
• 弹性模量是一个组织不敏感的参量，它几乎与 单相合金的晶粒大小与形状，多相合金中第二 相的弥散程度，形状和分布状态等因素无关。
• 两相合金的弹性模量与组成合金各相的体积分 数成直线关系。
度近似与直线关系。
E
Ag-pd Au-pd
40% 80%
rE, pd,%
溶质是过渡族元素 则偏离直线关系，这 与d层电子未满有关
W Mo V
Ti
10 20 30 40 50
rE, Nb,%
• 合金的有序化和生成不均匀固溶体时，原子间 的结合力增强，从而使E增大。如CuZn,Cu3Au有 序化合金的E都比相同成分无序状态的高。
影响弹性模量的因素
1. 温度的影响 一般情况：T↑→a↑→F↓→E↓
铁：△T=100℃，△E = -(3~4)%； 钢：t = 25→450 ℃, △E = - 20 % ； 弹性模量温度系数：e = (1/E)·(dE/dT); 热膨胀系数：α =(1/a)·(da/dT)
• 恒弹合金： e ~ 0 用于制造游丝，张丝等。 • 反铁磁性恒弹合金： Fe-Mn, Cr-Cu, Mn-Ni, Fe-Cr • 顺磁性恒弹合金：Nb-Zr, Nb-Ti, 其中Nb-40Ti-5.5Al合
1 形成固溶体合金 形成固溶体合金时， 溶质原子对弹性模量E的 影响有以下三个方面： ①造成点阵畸变使E下降； ②阻碍位错弯曲和运动使E增大； ③溶质和溶剂原子之间结合力大于溶剂原子之间的结合力，
使E增大，反之，使E减小。所以合金元素可能使E增大， 也可能使E减小，因具体情况而异。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 合金成分与组织的影响
加入大量的合金元素会使E 产生明显变化。 E与溶质浓度之间可以成近似于直线关系，或偏离直线关系。
(一）形成固溶体合金
Cu-Ag, Cu-Si, Cu-Ga, CuZn
E
E
10 20
rE×100 30
点阵类型相同，价电子
数和原子半径相近的两
种金属组成无限固溶体
时，Cu-Ni,Cu-Pt,Cu-Au, Ag-Au合金，E与溶质浓
度近似与直线关系。
E
Ag-pd Au-pd
40% 80%
rE, pd,%
溶质是过渡族元素 则偏离直线关系，这 与d层电子未满有关
W Mo V
Ti
10 20 30 40 50
△l/l
应变
应力感生磁 致伸缩效应
σ = E0(△l/l)
T
σ应力
饱和磁化的应变
E表征点阵原子结合力
合金成分与组织的影响
总的来说，一般加入少量的合金元素和进行不同热 处理工艺对弹性模量的影响并不明显，但如加入大 量的合金元素也会使弹性模量产生明显地变化。
1 形成固溶体合金 形成固溶体合金时， 溶质原子对弹性模量E的 影响有以下三个方面： ①造成点阵畸变使E下降； ②阻碍位错弯曲和运动使E增大； ③溶质和溶剂原子之间结合力大于溶剂原子之间的结合力，
2. 相变的影响 (多晶型转变、有序化转变、铁磁性转
变、超导态转变等)
E Fe
Co
Fe: α-Fe → γ-Fe
Co: 六方晶系α-Байду номын сангаасo →立方晶体系α- Co
480
910 T/℃
E
Ni (退火)
Ni(磁饱和)
E l l
E0 E
l 0 l m
• 弹性模量是一个组织不敏感的参量，它几乎与 单相合金的晶粒大小与形状，多相合金中第二 相的弥散程度，形状和分布状态等因素无关。
• 两相合金的弹性模量与组成合金各相的体积分 数成直线关系。
溶质原子对E影响小结：
1。由于溶质加入而造成点阵畸变，使E降低。 2。溶质和溶剂原子结合力比溶剂原子结合力大，
rE, Nb,%
• 合金的有序化和生成不均匀固溶体时，原子间 的结合力增强，从而使E增大。如CuZn,Cu3Au有 序化合金的E都比相同成分无序状态的高。
（二）形成化合物和多相合金
• 对化合物和中间相的弹性模量研究表明，中间 相的熔点愈高，弹性模量也愈大。CuAl2相的弹 性模量比铝高，但比铜低。
使E增加，反之降低。 3。溶质原子可能阻碍位错弯曲和运动，使E增
大。
4。过渡族元素的d层电子未填满，结合力较强， 可能使E增大。
5。有序化有利于改善离子电场的规整性，有利 于增强化学作用力。使E增大。