strain energy是什么意思，strain energy的意思翻译、用法、同义词、例句

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例句

专业解析

应变能（Strain Energy）是固体力学中的核心概念，指材料或结构在弹性变形过程中，由于外力做功而储存于其内部的能量。当外力移除后，这部分能量可完全释放，使物体恢复原状（胡克定律适用范围内）。其本质是材料内部原子或分子间作用力抵抗变形时积累的势能。

详细解释与公式

1. 物理本质

   材料受外力作用产生变形时，外力对物体做功。若变形在弹性范围内（无能量耗散），该功以势能形式储存于材料内部，形成应变能。例如弹簧受压时储存的能量即为应变能，释放后可对外做功。

2. 数学表达

   • 轴向载荷杆件：对于横截面积为 ( A )、长度为 ( L ) 的杆件，受轴向力 ( P ) 作用时，应变能 ( U ) 为：

     $$ U = int_0^L frac{P}{2EA} , dx $$

     其中 ( E ) 为弹性模量（来源：MIT OpenCourseWare - Mechanics of Materials）。

   • 一般三维应力状态：应变能密度 ( u )（单位体积应变能）表示为：

     $$ u = frac{1}{2} sigma{ij} varepsilon{ij} $$

     ( sigma{ij} ) 和 ( varepsilon{ij} ) 分别为应力张量与应变张量（来源：ASME Journal of Applied Mechanics）。

工程应用

• 结构设计：桥梁、建筑需计算最大应变能以评估抗震性能，确保能量吸收能力满足安全标准（来源：Cambridge University Engineering Department）。
• 材料失效分析：应变能密度理论用于预测疲劳裂纹扩展，如航空航天部件寿命评估（来源：NASA Technical Reports）。
• 能量吸收装置：汽车保险杠、防撞结构通过塑性变形耗散应变能，保护乘员安全（来源：SAE International）。

参考案例

卡西尼-惠更斯号探测器的钛合金支架设计，通过精确控制应变能分布，成功抵御了土星大气层的极端载荷（来源：Jet Propulsion Laboratory）。

网络扩展资料

应变能（Strain Energy）是材料力学和化学中的重要概念，其含义和应用因领域不同而有所差异：

1.基本定义

应变能指物体在弹性变形过程中，因外力作用而储存于内部的能量。当外力移除后，这种能量可随变形恢复而释放。在化学中，它特指分子因结构扭曲（如键角偏离、键长变化等）产生的额外能量。

2.数学表达

在材料力学中，应变能可通过应力-应变曲线计算： $$ U = int{0}^{epsilon} sigma , depsilon $$ 即曲线与应变轴围成的面积。对应的应变余能（Complementary Strain Energy）则为： $$ U^* = int{0}^{sigma} epsilon , dsigma $$ 表示曲线与应力轴之间的面积。

3.应用领域

• 工程学：用于分析结构承载能力，如弹簧储能、桥梁设计等。
• 化学：评估环状化合物（如环丙烷）的稳定性，高张力能分子通常更活泼。

4.相关概念对比

• 张力能（Strain Energy）：侧重变形储存的能量。
• 环势能（Ring Potential Energy）：化学中综合环状分子张力、电子态变化的能量总和。
• 应变余能：与应变能互补，用于非线性材料分析。

如需进一步了解具体案例或公式推导，可参考材料力学教材或化学结构分析资料。

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