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胡克定律的由來是怎樣的?

胡克定律

Hook's law

材料力學和彈性力學的基本規律之壹.由R.胡克於1678年提出而得名.胡克定律的內容為:在材料的線彈性範圍內,固體的單向拉伸變形與所受的外力成正比;也可表述為:在應力低於比例極限的情況下,固體中的應力σ與應變ε成正比,即σ=Εε,式中E為常數,稱為彈性模量或楊氏模量.把胡克定律推廣應用於三向應力和應變狀態,則可得到廣義胡克定律.胡克定律為彈性力學的發展奠定了基礎.各向同性材料的廣義胡克定律有兩種常用的數學形式:

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為應力分量;εij為應變分量(i,j=1,2,3);λ和G為拉梅常量,G又稱剪切模 量;E為彈性模量(或楊氏模量);v為泊松比.λ、G、E和v之間存在下列聯系:式(1)適用於已知應變求應力的問題,式(2)適用於已知應力求應變的問題.

根據無初始應力的假設,(f 1)0應為零.對於均勻材料,材料性質與坐標無關,因此函數 f 1 對應變的壹階偏導數為常數.因此應力應變的壹般關系表達式可以簡化為

上述關系式是胡克(Hooke)定律在復雜應力條件下的推廣,因此又稱作廣義胡克定律.

廣義胡克定律中的系數Cmn(m,n=1,2,…,6)稱為彈性常數,壹***有36個.

如果物體是非均勻材料構成的,物體內各點受力後將有不同的彈性效應,因此壹般的講,Cmn 是坐標x,y,z的函數.

但是如果物體是由均勻材料構成的,那麽物體內部各點,如果受同樣的應力,將有相同的應變;反之,物體內各點如果有相同的應變,必承受同樣的應力.

這壹條件反映在廣義胡克定理上,就是Cmn 為彈性常數.