
【机】 bulk compliance
bulk; cubage; solidity; volume
【化】 volume
【医】 volume
【经】 cubic measure; volume
【建】 compliance
体积柔量(Volumetric Compliance)是材料力学中描述物体在均匀压力作用下体积形变能力的物理量,其定义为体积模量的倒数。该概念在工程材料学、地质力学及生物力学领域具有重要应用,尤其在分析弹性体、多孔介质或流体-固体耦合系统时体现其理论价值。
从汉英词典视角解析,该术语对应英文表述为"volumetric compliance",其中"volumetric"强调三维空间内的整体形变特性,"compliance"表征材料对外力作用的柔顺响应程度。相较于线性柔量(linear compliance),体积柔量特指各向同性压力作用下单位压强引起的相对体积变化率。
根据《材料科学大辞典》(科学出版社,2020)的定义,体积柔量计算公式为: $$ C = frac{1}{K} = -frac{1}{V}frac{partial V}{partial P} $$ 其中$K$表示体积模量,$V$为原始体积,$P$为施加压力。该公式揭示了材料抵抗压缩变形能力的量化关系,负号表示体积变化方向与压力方向相反。
在工程实践中,橡胶密封件的密封性能评估、岩石地层压缩性分析,以及人工血管等生物材料的力学模拟均需精确计算体积柔量。美国材料试验协会(ASTM)在E209-2022标准中明确规定,测量体积柔量需使用等静压试验装置,并通过体积应变-压力曲线的初始斜率确定该参数。
体积柔量是材料力学中的一个概念,用于描述材料在静水压力作用下的体积变形能力。以下是详细解释:
定义与物理意义
体积柔量是体积模量(Bulk Modulus)的倒数,表示材料在单位压力下体积的相对变化。柔量越大,材料越容易被压缩。例如,气体体积柔量极大,而固体(如金属)的体积柔量较小。
计算公式
若材料的体积模量为 ( K ),则体积柔量 ( B ) 可表示为:
$$
B = frac{1}{K}
$$
结合弹性模量 ( E ) 和泊松比 (
u ) 的关系式:
$$
K = frac{E}{3(1-2
u)}
$$
体积柔量还可表达为:
$$
B = frac{3(1-2
u)}{E}
$$
应用场景
体积柔量常用于分析材料的压缩性能,例如在工程设计中评估橡胶、泡沫等弹性材料的变形能力,或在岩石力学中研究地质材料的压缩响应。
体积柔量通过量化材料体积变化难易程度,为材料选择和工程设计提供了重要参数依据。
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