1。 ヤング率（E）：
* 定義： ヤング率は、剛性の最も一般的な尺度です。張力または圧縮下の材料におけるストレス（単位面積あたりの力）とひずみ（単位長さあたりの長さの変化）の比を記述します。
* 計算： E =ストレス /ひずみ
* 単位： パスカル（PA）または平方インチあたりのポンド（psi）
2。 せん断弾性率（g）：
* 定義： せん断弾性率は、せん断力にさらされたときの変形に対する材料の抵抗を測定します。せん断力は材料の表面に平行に作用し、歪みます。
* 計算： G =せん断応力 /せん断ひずみ
* 単位： パスカル（PA）または平方インチあたりのポンド（psi）
3。 バルクモジュラス（k）：
* 定義： バルク弾性率は、静水圧下での圧縮に対する材料の抵抗を表します（すべての方向に等しく加えられた圧力）。
* 計算： k =- （ボリューム /オリジナルボリュームの変更） /（圧力の変更）
* 単位： パスカル（PA）または平方インチあたりのポンド（psi）
4。 その他の剛性測定：
* 曲げ弾性率： これにより、材料の曲げに対する抵抗が測定されます。多くの場合、異なる方向に異なる剛性特性を持つ木材や複合材料などの材料に使用されます。
* ねじれ弾性率： これは、材料のねじれに対する抵抗を測定します。これは、ねじれ荷重を受けるシャフトやその他のコンポーネントにとって重要です。
剛性がどのように決定されるか：
* 実験方法：
* 引張試験： 材料を特定の長さに伸ばすために必要な力を測定する標準的なテスト方法。
* せん断検査： せん断下で材料を変形させるのに必要な力を測定します。
* 圧縮テスト： 材料を圧縮するために必要な力を測定します。
* 理論的方法：
* 分子モデリング： コンピューターシミュレーションを使用して、原子レベルでの材料の動作を予測します。
* 有限要素分析（FEA）： 材料をより小さな要素に分割し、方程式を解き、さまざまな負荷の下でその動作を予測する数値的手法。
重要な考慮事項：
* 材料異方性： 一部の材料は、異なる方向（木材など）で異なる剛性特性を示します。
* 温度依存性： しばしば剛性は温度によって異なります。
* 非線形挙動： 多くの材料は、非線形の挙動を示します。つまり、剛性は荷重とともに変化します。
* 時間依存性： 一部の材料（ポリマーなど）は、時間依存の剛性を示し、その剛性は持続的な負荷の下で時間とともに変化する可能性があります。
例：
* スチール： ハイヤングモジュラス、非常に硬くて強いものになります。
* ゴム： Low Youngのモジュラスは、柔軟性があり、簡単に変形できます。
* フォーム： 低せん断弾性率は、衝撃エネルギーを吸収できるようにします。
材料の剛性を理解することは、さまざまなアプリケーションに適した材料を選択し、構造の完全性を確保する際に、エンジニアと設計者にとって重要です。
