
【化】 elastic solid; Hookean body
彈性固體(Elastic Solid)是指在外力作用下能發生形變,并在外力撤除後能完全恢複原始形狀和尺寸的連續介質材料。其核心特性遵循胡克定律(Hooke's Law),即應力與應變成正比關系。以下是詳細解釋:
彈性形變
彈性固體在受力時産生可逆形變,微觀上表現為原子間距的微小改變,能量以勢能形式儲存。形變極限稱為彈性極限,超過此極限将進入塑性變形階段 。
數學表達為:
$$ sigma = E cdot epsilon $$
其中 $sigma$ 為應力,$epsilon$ 為應變,$E$ 為楊氏模量(Young's Modulus)。
各向同性與各向異性
彈性模量
表征材料抵抗形變能力,包括:
三者關系:$G = frac{E}{2(1+ u)}$, $K = frac{E}{3(1-2 u)}$ 。
泊松比($ u$)
描述橫向應變與軸向應變比值,典型值範圍 $-1 leq u leq 0.5$。橡膠 $ u approx 0.5$(近似不可壓縮),軟木 $ u approx 0$。
滞彈性(Anelasticity)
部分材料(如高分子)在彈性恢複過程中存在時間依賴性形變,表現為應力-應變曲線的滞後回線,能量以熱能形式耗散 。
權威參考來源
彈性固體是指在外力作用下發生形變、且能在外力撤除後恢複原狀的固體材料。以下從定義、特性及相關概念進行分點解釋:
彈性固體結合了固體的形态穩定性與彈性形變的可逆性,其行為可通過應力-應變關系描述,具體表現為$$ sigma = E cdot epsilon $$(胡克定律),其中$sigma$為應力,$E$為彈性模量,$epsilon$為應變。
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