strain energy是什麼意思，strain energy的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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例句

專業解析

應變能（Strain Energy）是固體力學中的核心概念，指材料或結構在彈性變形過程中，由于外力做功而儲存于其内部的能量。當外力移除後，這部分能量可完全釋放，使物體恢複原狀（胡克定律適用範圍内）。其本質是材料内部原子或分子間作用力抵抗變形時積累的勢能。

詳細解釋與公式

1. 物理本質

   材料受外力作用産生變形時，外力對物體做功。若變形在彈性範圍内（無能量耗散），該功以勢能形式儲存于材料内部，形成應變能。例如彈簧受壓時儲存的能量即為應變能，釋放後可對外做功。

2. 數學表達

   • 軸向載荷杆件：對于橫截面積為 ( A )、長度為 ( L ) 的杆件，受軸向力 ( P ) 作用時，應變能 ( U ) 為：

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

     其中 ( E ) 為彈性模量（來源：MIT OpenCourseWare - Mechanics of Materials）。

   • 一般三維應力狀态：應變能密度 ( u )（單位體積應變能）表示為：

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

     ( sigma{ij} ) 和 ( varepsilon{ij} ) 分别為應力張量與應變張量（來源：ASME Journal of Applied Mechanics）。

工程應用

• 結構設計：橋梁、建築需計算最大應變能以評估抗震性能，确保能量吸收能力滿足安全标準（來源：Cambridge University Engineering Department）。
• 材料失效分析：應變能密度理論用于預測疲勞裂紋擴展，如航空航天部件壽命評估（來源：NASA Technical Reports）。
• 能量吸收裝置：汽車保險杠、防撞結構通過塑性變形耗散應變能，保護乘員安全（來源：SAE International）。

參考案例

卡西尼-惠更斯號探測器的钛合金支架設計，通過精确控制應變能分布，成功抵禦了土星大氣層的極端載荷（來源：Jet Propulsion Laboratory）。

網絡擴展資料

應變能（Strain Energy）是材料力學和化學中的重要概念，其含義和應用因領域不同而有所差異：

1.基本定義

應變能指物體在彈性變形過程中，因外力作用而儲存于内部的能量。當外力移除後，這種能量可隨變形恢複而釋放。在化學中，它特指分子因結構扭曲（如鍵角偏離、鍵長變化等）産生的額外能量。

2.數學表達

在材料力學中，應變能可通過應力-應變曲線計算： $$ U = int{0}^{epsilon} sigma , depsilon $$ 即曲線與應變軸圍成的面積。對應的應變餘能（Complementary Strain Energy）則為： $$ U^* = int{0}^{sigma} epsilon , dsigma $$ 表示曲線與應力軸之間的面積。

3.應用領域

• 工程學：用于分析結構承載能力，如彈簧儲能、橋梁設計等。
• 化學：評估環狀化合物（如環丙烷）的穩定性，高張力能分子通常更活潑。

4.相關概念對比

• 張力能（Strain Energy）：側重變形儲存的能量。
• 環勢能（Ring Potential Energy）：化學中綜合環狀分子張力、電子态變化的能量總和。
• 應變餘能：與應變能互補，用于非線性材料分析。

如需進一步了解具體案例或公式推導，可參考材料力學教材或化學結構分析資料。

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