彈性是一個(gè)物理學(xué)名詞,是指物體在外力作用下發(fā)生形變,當(dāng)外力撤消后能恢復(fù)原來(lái)大小和形狀的性質(zhì)。在固體力學(xué)中彈性是指:當(dāng)應(yīng)力被移除后,材料恢復(fù)到變形前的狀態(tài)。線性彈性材料的形變與外加的載荷成正比,此關(guān)系可以用線性彈性方程,例如胡克定律,表示出來(lái)。具有彈性的物體被施加外力后,具有與外力相反的反作用力,我們通常叫做彈力。
物體所受的外力在一定的限度以內(nèi),外力撤消后物體能夠恢復(fù)原來(lái)的大小和形狀;在限度以外,外力撤銷后不能恢復(fù)原狀,這個(gè)限度叫彈性限度(見彈性體的拉伸壓縮形變)。同一物體的彈性限度不是固定不變的,它隨溫度升高而減小。在排版印刷上,指橡皮布在除去其變形的外力作用后即刻恢復(fù)原狀的能力。印刷過(guò)程中,當(dāng)橡膠皮滾筒與壓印滾筒接觸時(shí),橡皮布就受到一定的壓力而變形,當(dāng)壓印滾筒表面轉(zhuǎn)離橡皮滾筒表面時(shí),就要求橡皮布迅速恢復(fù)原狀再去接受印版上網(wǎng)點(diǎn)部分的油墨,所以,橡皮布必須具備很高的彈性。
是力學(xué)彈性理論中的一條基本定律,表述為:固體材料受力之后,材料中的應(yīng)力與應(yīng)變(單位變形量)之間成線性關(guān)系。滿足胡克定律的材料稱為線彈性或胡克型(英文Hookean)材料。從物理的角度看,胡克定律源于多數(shù)固體(或孤立分子)內(nèi)部的原子在無(wú)外載作用下處于穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。許多實(shí)際材料,如一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)、橫截面積A的棱柱形棒,在力學(xué)上都可以用胡克定律來(lái)模擬——其單位伸長(zhǎng)(或縮減)量(應(yīng)變)在常系數(shù)E(稱為彈性模量)下,與拉(或壓)應(yīng)力 σ 成正比例,即:F=-k·x或△F=-k·Δx
胡克的彈性定律指出:彈簧在發(fā)生彈性形變時(shí),彈簧的彈力F和彈簧的伸長(zhǎng)量(或壓縮量)x成正比,即F= k·x 。k是物質(zhì)的彈性系數(shù),它只由材料的性質(zhì)所決定,與其他因素?zé)o關(guān)。負(fù)號(hào)表示彈簧所產(chǎn)生的彈力與其伸長(zhǎng)(或壓縮)的方向相反。胡克的發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了彈簧測(cè)力計(jì)———測(cè)量力的基本工具的誕生,并且直到今天的物理實(shí)驗(yàn)室還在廣泛使用。彈簧測(cè)力計(jì)的原理也即是“胡克定律”。
形變分為彈性形變和范性形變
物體在彈性限度范圍內(nèi)發(fā)生的形變叫作彈性形變。發(fā)生彈性形變的物體叫作彈性物體。如:跳水運(yùn)動(dòng)員壓彎的跳板,被拉長(zhǎng)的彈弓、彈簧等。
撤去外力后,物體不能自動(dòng)恢復(fù)原狀的形變叫作范性形變。范性是物體受力時(shí)會(huì)發(fā)生形變,不受力時(shí)不能恢復(fù)原來(lái)的形狀,物體的這種特性叫作范性(又稱塑性)。
注意:任何物體受力時(shí)在彈性限度內(nèi)都能發(fā)生彈性形變,只不過(guò)有的物體形變不明顯,不易直接觀察到。物體發(fā)生形變時(shí)如果超出彈性限度,將發(fā)生塑性形變。
測(cè)力計(jì)用來(lái)測(cè)量力的大小的工具,最常用的測(cè)力計(jì)是彈簧測(cè)力計(jì)。彈簧測(cè)力計(jì)的工作原理:彈簧所受到的拉力越大,它伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與所受拉力成正比。需要注意的是彈簧測(cè)力計(jì)的工作條件是“彈簧的形變必須在彈性限度內(nèi)”,否則將無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。正確使用彈簧測(cè)力計(jì),要注意彈簧測(cè)力計(jì)的量程、分度值以及彈簧測(cè)力計(jì)操作使用的方法等問題。
彈簧測(cè)力計(jì)主要由彈簧、掛鉤、指針、刻度盤、外殼等構(gòu)成。
(1)首先看彈簧測(cè)力計(jì)的量程,所測(cè)的力不能超過(guò)它的量程,以免損壞彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)認(rèn)清彈簧測(cè)力計(jì)的分度值,以便快速準(zhǔn)確地讀數(shù)。
(3)測(cè)量前,沿彈簧的軸線方向輕輕地來(lái)回拉動(dòng)掛鉤幾次。
(4)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的指針是否指在零刻度線的位置,若不是,則需要調(diào)節(jié)。
(5)測(cè)量時(shí),拉力的方向應(yīng)沿著彈簧的軸線方向,以免彈簧、指針、掛鉤與外殼之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦,使測(cè)量不準(zhǔn)確。
(6)讀數(shù)時(shí),視線必須與指針對(duì)應(yīng)的刻度線垂直。
彈性體
除去外力后能恢復(fù)原狀的材料我們稱為彈性體,然而具有彈性的材料并不一定是彈性體。彈性體只是在弱應(yīng)力下形變顯著,應(yīng)力松弛后能迅速恢復(fù)到接近原有狀態(tài)和尺寸的高分子材料...[查看全部]
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彈性力學(xué):又稱彈性理論,是固體力學(xué)的一個(gè)重要分支,它是研究彈性物體在外力和其他外界因素作用下產(chǎn)生的變形和內(nèi)力的。彈性力學(xué)是材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、塑性力學(xué)和某些交叉學(xué)科的基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、化工、航天等工程領(lǐng)域。
固體力學(xué):固體力學(xué)是研究可變形固體在外界因素作用下所產(chǎn)生的位移、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變和破壞等的力學(xué)分支。固體力學(xué)在力學(xué)中形成較早,應(yīng)用也較廣。
材料力學(xué):也是固體力學(xué)的一個(gè)分支,研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件承載能力的基礎(chǔ)學(xué)科。其基本任務(wù)是:將工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械中的簡(jiǎn)單構(gòu)件簡(jiǎn)化為一維桿件,計(jì)算桿中的應(yīng)力、變形并研究桿的穩(wěn)定性,以保證結(jié)構(gòu)能承受預(yù)定的載荷;選擇適當(dāng)?shù)牟牧?、截面形狀和尺寸,以便設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)械零件。
結(jié)構(gòu)力學(xué):同樣是固體力學(xué)的一個(gè)分支,它主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律,以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科,它是土木工程專業(yè)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則,結(jié)構(gòu)在各種效應(yīng)(外力,溫度效應(yīng),施工誤差及支座變形等)作用下的響應(yīng),包括內(nèi)力(軸力,剪力,彎矩,扭矩)的計(jì)算,位移(線位移,角位移)計(jì)算,以及結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)(自振周期,振型)的計(jì)算等。
塑性力學(xué):塑性力學(xué)又稱塑性理論,是固體力學(xué)的一個(gè)分支,它主要研究固體受力后處于塑性變形狀態(tài)時(shí),塑性變形與外力的關(guān)系,以及物體中的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及有關(guān)規(guī)律,及其相應(yīng)的數(shù)值分析方法。塑性力學(xué)和彈性力學(xué)的區(qū)別在于,塑性力學(xué)考慮物體內(nèi)產(chǎn)生的永久變形,而彈性力學(xué)不考慮。
彈性力學(xué)所依據(jù)的基本規(guī)律有三個(gè):變形連續(xù)規(guī)律、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和運(yùn)動(dòng)(或平衡)規(guī)律。彈性力學(xué)中許多定理、公式和結(jié)論等,都可以從三大基本規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)。
1、連續(xù)變形規(guī)律:是指彈性力學(xué)在考慮物體的變形時(shí),只考慮經(jīng)過(guò)連續(xù)變形后仍為連續(xù)的物體,如果物體中本來(lái)就有裂紋,則只考慮裂紋不擴(kuò)展的情況。這里主要
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