剪切模量計算器

剪切模量通常以 G 表示，用來衡量材料在切向載重下抵抗形狀改變的能力。在線彈性範圍內，剪應力與剪應變的關係為 G = tau / gamma。數值較高表示材料具有較高的抗剪剛性；數值較低則表示相對的兩個面受到側向推力時，材料較容易變形。 本計算器利用基本試驗幾何資料求出此比值的兩個部分。剪應力為施加的切向力除以受力截面積，即 tau = F / A。工程剪應變為側向位移除以試體原始高度，即 gamma = 位移 / 高度。應力除以應變可得以帕斯卡表示的模量；為方便閱讀，結果以兆帕顯示。所有輸入尺寸皆採用國際單位制，沒有隱藏的單位換算。 計算假設應力場均勻、變形很小，且材料呈現線彈性行為。這些假設適用於基礎力學、初步設計，以及解讀剪應力—剪應變曲線的初始斜率。當變形增大或材料開始降伏時，應力與應變可能不再呈線性關係，單一模量無法描述完整反應。 對於等向性材料，剪切模量與楊氏模數 E、蒲松比 nu 的關係為 G = E / (2 × (1 + nu))。直接剪切或扭轉試驗取得的數值可與此關係比較，以確認一致性。複合、層狀、多孔及方向相依材料可能具有多個有效剪切模量，因此試體方向與試驗方法都很重要。 量測品質會大幅影響結果。面積應為承受切向力的表面面積，高度應為產生側向相對移動的兩面間距，位移則應盡可能排除試驗機柔度或夾具滑動的影響。由於應變可能很小，即使不大的位移誤差，也會明顯改變計算模量。材料特性分析應使用經校正的量測，並進行重複試驗。 本計算器提供理想化的工程估算，而非經認證的材料性質。溫度、應變率、濕度、製造歷程及載入頻率，都可能改變測得的剛性。若數值將用於攸關安全的設計，請參考材料標準與試驗報告。