Der Schubmodul, der auch oft als Steifigkeitsmodul oder Torsionsmodul bezeichnet wird, ist ein Maß für die Starrheit oder Steifigkeit verschiedener Arten von festen Materialien. Sie ergibt sich aus dem Verhältnis von Schubspannungswert und Schubdehnungswert des Werkstoffs. Die Schubspannung ist ein Wert dafür, wie viel Kraft auf eine quadratische Fläche eines Materials ausgeübt wird, normalerweise gemessen in Druckwerten von Pascal. Die Dehnung ist der Betrag, um den sich das Material unter Belastung verformt hat, geteilt durch seine ursprüngliche Länge. Der Schubmodulwert ist immer eine positive Zahl und wird als Kraft pro Flächeneinheit ausgedrückt, die im Allgemeinen in metrischen Gigapascal (GPa) aufgezeichnet wird, da die Werte praktischer sind als englische Äquivalente.
Da Gigapascal Milliarden Pascal Kraft pro Flächeneinheit entsprechen, können Schubmodulzahlen manchmal täuschend klein erscheinen. Ein Beispiel dafür, wie große Schubmodulwerte erreicht werden können, wird demonstriert, wenn sie in englische Werte von Pfund pro Quadratzoll (lb/in2) umgerechnet werden. Diamant hat einen geschätzten Steifigkeitsmodul von 478 GPa (69,328,039 lb/in2), reines Aluminium einen von 26 GPa (3,770,981 lb/in2) und Gummi reicht von 0.0002 bis 0.001 GPa (29 bis 145 lb/in2). Um diese Einheiten mit englischen Zahlen praktischer zu machen, werden sie in der Praxis in Kip pro Quadratzoll ausgedrückt, wobei ein Kip einem Gewicht von 1,000 Pfund entspricht.
Je härter eine Substanz ist, desto höher ist ihr Schermodulwert, abhängig von der Umgebungstemperatur bei der Messung. Wenn der Schubmodulwert ansteigt, bedeutet dies, dass eine viel größere Kraft oder Spannung erforderlich ist, um ihn entlang der Ebene der Kraftrichtung zu dehnen oder zu verformen. Die Dehnungswerte selbst sind in den Berechnungen jedoch eher klein, da die Dehnung nur ein Maß für die Verformung eines festen Materials ist, bevor es bricht oder bricht. Die meisten Feststoffe wie Metalle dehnen sich nur geringfügig, bevor sie zerfallen.
Die Ausnahme von dieser Einschränkung bei kleinen Dehnungswerten sind elastische Materialien wie Gummi, die sich stark dehnen können, bevor sie sich zersetzen. Diese Materialien werden stattdessen oft mit dem Schubelastizitätsmodul gemessen, das auch ein Verhältnis von Spannung zu Dehnung ist. Werte für das Elastizitätsmodul von Materialien basieren darauf, wie stark ein Material gedehnt werden kann, bevor es sich dauerhaft verformt.
Der Elastizitätsmodul ist oft das gleiche Maß wie der Youngsche Modul, der insbesondere ein Maß für die lineare Spannung an einem Festkörper ist, die als Längsdehnung zu Längsspannung definiert ist. Ein weiterer eng verwandter Wert in dieser Messreihe ist der Volumenmodul, der den Youngschen Modul nimmt und ihn auf alle drei Raumdimensionen anwendet. Der Volumenmodul misst die Elastizität eines Festkörpers, wenn Druck zur Verformung universell von allen Seiten ausgeübt wird, und ist das Gegenteil von dem, was passiert, wenn ein Material komprimiert wird. Es ist ein Wert der volumetrischen Spannung dividiert durch die volumetrische Dehnung und kann in einem Beispiel so visualisiert werden, dass ein gleichförmiger Festkörper unter Innendruck in ein Vakuum gesetzt würde, wodurch er sich in alle Richtungen ausdehnen würde.