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    定律定義

    F=-k·x

    胡克定律由R.胡克於1678年提出,表示式為F=-k·x或△F=-k·Δx,其中k是常數,是物體的勁度係數(倔強係數)(彈性係數)。在國際單位制中,F的單位是牛,x的單位是米,它是形變數(彈性形變),k的單位是牛/米。勁度係數在數值上等於彈簧伸長(或縮短)單位長度時的彈力。

    胡克定律的推論

    胡克的彈性定律指出:彈簧在發生彈性形變時,彈簧的彈力F和彈簧的伸長量(或壓縮量)x成正比,即F= k·x 。k是物質的彈性係數,它只由材料的性質所決定,與其他因素無關。負號表示彈簧所產生的彈力與其伸長(或壓縮)的方向相反。

    滿足胡克定律的彈性體是一個重要的物理理論模型,它是對現實世界中複雜的非線性本構關係的線性簡化,而實踐又證明了它在一定程度上是有效的。然而現實中也存在這大量不滿足胡克定律的例項。胡克定律的重要意義不只在於它描述了彈性體形變與力的關係,更在於它開創了一種研究的重要方法:將現實世界中複雜的非線性現象作線性簡化,這種方法的使用在理論物理學中是數見不鮮的。

    Fn ∕ S=E·(Δl ∕ l。)

    式中Fn表示內力,S是Fn 作用的面積,l。是彈性體原長,Δl是受力後的伸長量,比例係數E稱為彈性模量,也稱為楊氏模量,由於應變ε=Δl ∕ l。為純數,故彈性模量和應力σ=Fn ∕ S具有相同的單位,彈性模量是描寫材料本身的物理量,由上式可知,應力大而應變小,則彈性模量較大;反之,彈性模量較小。彈性模量反映材料對於拉伸或壓縮變形的抵抗能力,對於一定的材料來說,拉伸和壓縮量的彈性模量不同,但二者相差不多,這時可認為兩者相同。

    廣義胡克定理

    應力應變曲線

    胡克定律的內容為:在材料的線彈性範圍內(見上圖的材料應力應變曲線的比例極限範圍內),固體的單向拉伸變形與所受的外力成正比;也可表述為:在應力低於比例極限的情況下,固體中的應力σ與應變ε成正比,即σ=Εε,式中E為常數,稱為彈性模量或楊氏模量。把胡克定律推廣應用於三向應力和應變狀態,則可得到廣義胡克定律。胡克定律為彈性力學的發展奠定了基礎。各向同性材料的廣義胡克定律有兩種常用的數學形式:

    式中σij為應力分量;εij為應變分量(i,j=1,2,3);λ和G為拉梅常量,G又稱剪下模量。這些關係也可寫為:

    E為彈性模量(或楊氏模量);v為泊松比。λ、G、E和v之間存在下列聯絡:

    式(1)適用於已知應變求

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