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胡克定律的广义胡克定理

时间:2024-04-24 17:07:05 浏览量:40483

广义胡克定律公式

胡克定律的广义胡克定理?

胡克定律,又译为虎克定律,是力学弹性理论中的一条基本定律,表述为:固体材料受力之后,材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料。从物理的角度看,胡克定律源于多数固体(或孤立分子)内部的原子在无外载作用下处于稳定平衡的状态。F=-k·x或△F=-k·Δx。其中为总伸长(或缩减)量。胡克定律用17世纪英国物理学家罗伯特·胡克的名字命名。参考资料

弹性势能公式与胡可定律关系?

胡克定律(Hooke"s law),又译为虎克定律,是力学弹性理论中的一条基本定律,表述为:固体材料受力之后,材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料。

胡克定律的表达式为F=k·x或△F=k·Δx,其中k是常数,是物体的劲度(倔强)系数。

在国际单位制中,F的单位是牛,x的单位是米,它是形变量(弹性形变),k的单位是牛/米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。

  弹性定律是胡克最重要的发现之一,也是力学最重要基本定律之一。在现代,仍然是物理学的重要基本理论。

胡克的弹性定律指出:弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力Ff和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= -k·x。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。

  为了证实这一定律,胡克还做了大量实验,制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。

材料力学和弹性力学的基本规律之一。由R。胡克于1678年提出而得名。胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。

把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:

  σ11=λ(ε11 ε22 ε33) 2Gε11,σ23=2Gε23,

  σ22=λ(ε11 ε22 ε33) 2Gε22,σ31=2Gε31,(1)

  σ33=λ(ε11 ε22 ε33) 2Gε33,σ12=2Gε12,及

  式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模 量;E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。

λ、G、E和v之间存在下列联系: 式(1)适用于已知应变求应力的问题,式(2)适用于已知应力求应变的问题。

  根据无初始应力的假设,(f 1)0应为零。对于均匀材料,材料性质与坐标无关,因此函数 f 1 对应变的一阶偏导数为常数。因此应力应变的一般关系表达式可以简化为

  上述关系式是胡克(Hooke)定律在复杂应力条件下的推广,因此又称作广义胡克定律。

  广义胡克定律中的系数Cmn(m,n=1,2,…,6)称为弹性常数,一共有36个。

  如果物体是非均匀材料构成的,物体内各点受力后将有不同的弹性效应,因此一般的讲,Cmn 是坐标x,y,z的函数。

  但是如果物体是由均匀材料构成的,那么物体内部各点,如果受同样的应力,将有相同的应变;反之,物体内各点如果有相同的应变,必承受同样的应力。

  这一条件反映在广义胡克定理上,就是Cmn 为弹性常数。

  胡克的弹性定律指出:在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的长度变化量x成正比,即F= kx。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。

  弹簧的串并联问题

  串联:劲度系数关系1/k=1/k1 1/k2

  并联:劲度系数关系k=k1 k2

  注:弹簧越串越软,越并越硬。