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【信息科学与工程学】【材料工程】第三篇 材料物理和材料力学03

【信息科学与工程学】【材料工程】第三篇 材料物理和材料力学03

条目201:单晶硅各向异性弹性矩阵与杨氏模量方向依赖性

编号

类型

领域

问题

问题的数学分析

参数列表及数值范围

算法的完整Python代码

算法依赖的硬件资源

关联知识

201

模型

芯片材料(各向异性弹性)

计算单晶硅在任意晶体取向上的杨氏模量、剪切模量和泊松比(立方晶系各向异性)。

推理步骤
1. 硅为立方晶系,独立弹性常数:C11​=165.7GPa,C12​=63.9GPa,C44​=79.6GPa。
2. 柔度矩阵S=C−1,对于立方晶系:S11​=1/E[100]​,S12​=−ν/E[100]​,S44​=1/G[100]​。
3. 任意方向[hkl]的杨氏模量:E[hkl]​1​=S11​−2(S11​−S12​−21​S44​)(α2β2+β2γ2+γ2α2),其中α,β,γ为方向余弦。
4. 示例:硅[100]方向E=130GPa,[110]方向E=169GPa,

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