
【化】 elastic deformation
弹性形变(Elastic Deformation)指物体在外力作用下发生形状或体积改变,当外力撤除后能完全恢复原始形态的物理现象。该现象存在于材料的"弹性极限"范围内,其力学行为遵循胡克定律(Hooke's Law)描述的线性应力-应变关系。
从微观层面分析,弹性形变源于原子间作用力的可逆调整。根据剑桥大学材料科学系的研究,当施加应力小于材料屈服强度时,原子间距发生微小改变但仍保持晶格结构完整。这种原子层面的位移在宏观上表现为弹簧、橡胶等物体的伸缩变形。
工程实践中,弹性形变理论支撑着关键领域的技术应用:
根据ASTM E111标准,弹性模量测量需在严格温控条件下进行,确保材料未进入塑性变形阶段。该参数已成为材料选择的核心指标,例如航空航天领域选用钛合金时要求弹性模量在110-120GPa区间。
弹性形变是物理学中的一个重要概念,指物体在外力作用下发生形状或体积的改变,但当外力撤去后能完全恢复原形的现象。以下是详细解释:
可逆性
弹性形变的关键特征是形变的可逆性。例如,拉伸橡皮筋时它会变长,松开后立即恢复原状;按压弹簧后松手,弹簧会弹回原始长度。
遵循胡克定律(Hooke's Law)
在弹性限度内,物体的形变量与外力成正比,公式为:
$$
F = k cdot Delta x
$$
其中,( F ) 是外力,( Delta x ) 是形变量,( k ) 是弹性系数(如弹簧劲度系数)。
能量转化
外力做功转化为弹性势能储存在物体中,外力消失时,储存的能量释放使物体复原。
弹性形变与塑性形变(不可逆形变)的关键区别在于是否恢复原状。例如,橡皮泥被压扁后无法弹回,属于塑性形变;而弹簧的形变属于弹性形变。
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