
【化】 elastic deformation
彈性形變(Elastic Deformation)指物體在外力作用下發生形狀或體積改變,當外力撤除後能完全恢複原始形态的物理現象。該現象存在于材料的"彈性極限"範圍内,其力學行為遵循胡克定律(Hooke's Law)描述的線性應力-應變關系。
從微觀層面分析,彈性形變源于原子間作用力的可逆調整。根據劍橋大學材料科學系的研究,當施加應力小于材料屈服強度時,原子間距發生微小改變但仍保持晶格結構完整。這種原子層面的位移在宏觀上表現為彈簧、橡膠等物體的伸縮變形。
工程實踐中,彈性形變理論支撐着關鍵領域的技術應用:
根據ASTM E111标準,彈性模量測量需在嚴格溫控條件下進行,确保材料未進入塑性變形階段。該參數已成為材料選擇的核心指标,例如航空航天領域選用钛合金時要求彈性模量在110-120GPa區間。
彈性形變是物理學中的一個重要概念,指物體在外力作用下發生形狀或體積的改變,但當外力撤去後能完全恢複原形的現象。以下是詳細解釋:
可逆性
彈性形變的關鍵特征是形變的可逆性。例如,拉伸橡皮筋時它會變長,松開後立即恢複原狀;按壓彈簧後松手,彈簧會彈回原始長度。
遵循胡克定律(Hooke's Law)
在彈性限度内,物體的形變量與外力成正比,公式為:
$$
F = k cdot Delta x
$$
其中,( F ) 是外力,( Delta x ) 是形變量,( k ) 是彈性系數(如彈簧勁度系數)。
能量轉化
外力做功轉化為彈性勢能儲存在物體中,外力消失時,儲存的能量釋放使物體複原。
彈性形變與塑性形變(不可逆形變)的關鍵區别在于是否恢複原狀。例如,橡皮泥被壓扁後無法彈回,屬于塑性形變;而彈簧的形變屬于彈性形變。
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