
【化】 elastic strain energy
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
【化】 strain energy
弹性应变能(Elastic Strain Energy)是材料在弹性变形阶段因外力作用而储存的能量。当外力移除后,这种能量会完全释放,材料恢复原始形状。其物理本质是原子间作用力在形变过程中所做的可逆功。在连续介质力学中,弹性应变能密度通常表示为: $$ u = frac{1}{2} sigma{ij} epsilon{ij} $$ 其中$sigma{ij}$为应力张量,$epsilon{ij}$为应变张量,该公式适用于各向同性线弹性材料。
根据《材料力学》标准定义,弹性应变能的宏观体现包括弹簧储能、桥梁承重结构设计等领域。美国材料试验协会(ASTM E1823)将其量纲明确为焦耳/立方米(J/m³),强调其在工程安全评估中的核心作用。
中英术语对照显示:"弹性应变能"对应"elastic strain energy",而"应变能密度"对应"strain energy density"。牛津材料科学词典特别指出,该概念与胡克定律的适用边界密切相关,当应力超过比例极限时,能量将部分转化为不可逆的塑性变形能。
弹性应变能是材料在弹性变形过程中,由外力做功转化并储存于物体内部的能量。当外力去除后,这部分能量可完全释放,使物体恢复原状。以下是详细解释:
能量储存机制
弹性应变能产生于外力作用下物体的弹性变形阶段。此时,外力对物体做功,转化为以应力和应变形式储存的能量。例如,弹簧被压缩或拉伸时储存的能量即属于弹性应变能。
数学表达
对于线弹性材料(满足胡克定律),弹性应变能可通过以下公式计算:
弹性应变能概念广泛应用于:
以金属棒拉伸为例:拉伸时外力做功转化为弹性应变能储存在棒内;撤去外力后,能量释放使金属棒恢复原长。若超过弹性极限,则会进入塑性变形阶段,能量无法完全恢复。
如需进一步了解具体场景下的应变能计算,可参考弹性力学教材或相关工程手册。
【别人正在浏览】