
【机】 volumetric strain
体积应变(Volumetric Strain)是材料力学和连续介质力学中的重要概念,指物体在受力或环境变化时,其总体积相对于原始体积的变化率。该物理量用于描述材料在承受静水压力或均匀应力时的体积膨胀或收缩行为,是一个无量纲标量。
物体变形后体积变化量(ΔV)与原始体积(V₀)的比值,数学表达式为:
$$ epsilon_v = frac{Delta V}{V_0} $$ 其中 (epsilon_v) 为体积应变(正值为膨胀,负值为压缩)。
材料压缩性表征
体积应变直接反映材料的可压缩性。例如,在土力学中,饱和黏土的体积应变用于分析地基沉降;在流体力学中,气体体积应变与压强变化相关(理想气体定律 (frac{Delta V}{V_0} = -frac{Delta P}{K}),(K) 为体积模量)。
与应力状态的关联
在各向同性材料中,体积应变由平均应力(静水压力)引起,关系式为:
$$ epsilon_v = frac{1-2 u}{E} (sigma_x + sigma_y + sigma_z) $$
其中 (E) 为弹性模量,( u) 为泊松比,(sigma_i) 为主应力。
不可压缩材料特性
当泊松比 ( u = 0.5) 时(如橡胶、水),体积应变恒为零,表示材料不可压缩。
术语 | 与体积应变的关联 |
---|---|
线应变 | 描述单向长度变化,体积应变是三向线应变的叠加((epsilon_v approx epsilon_x + epsilon_y + epsilon_z)) |
剪切应变 | 仅改变形状而不影响体积,与体积应变正交 |
体积模量 | 体积应变的倒数((K = -V_0 frac{dP}{dV})),表征抗压缩能力 |
权威参考来源:
体积应变是材料力学中描述物体体积变化程度的重要概念,具体解释如下:
体积应变指物体在外力或温度变化等因素作用下,单位体积的改变量。它等于变形后体积变化量(ΔV)与原体积(V)的比值。例如,若物体体积从V变为V+ΔV,则体积应变θ=ΔV/V。
在无限小应变条件下,体积应变可通过以下公式表示: $$ θ = frac{ΔV}{V} $$ 对于三维直角坐标系,体积应变等于三个正交方向正应变(线应变)之和,即: $$ θ = ε_x + ε_y + ε_z $$ 这一关系表明体积变形仅与正应变相关,与切应变无关。
体积应变属于应变的一种类型,其他常见应变还包括描述长度变化的线应变(正应变)和角度变化的角应变(切应变)。
安全格式化北美金镂梅皮表达式语法处境微妙触染性肺肠炎磁力探伤防松螺栓反射扫描股利指令解散权经常静电喷涂局部模型绝对判决的取消赎回权令宽度结构类圆锥体楝子素离散谱浓度升落平衡偏压检波器去荧光塞蒙氏征上凹深脓疱深色胶配方市场销售模型树脂皂四旬热委托状