固体力学和塑性變形

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固体力学和塑性變形之间的区别

固体力学 vs. 塑性變形

固體力學是力學中研究固體機械性質的學科，連續介質力學組成部分之一，主要研究固體介質在溫度、形變和外力的作用下的表現，是連續介質力學的一個分支。一般包括材料力學、彈性力學、塑性力學等部分。固體力學廣泛的應用張量來描述應力、應變和它們之間的關係。 在固体力学中，线性材料模型的应用是最为广泛的，但是很多材料是具有非线性特性的，随着新材料的应用和原有材料达到它们应用之极限，非线性模型的应用愈加广泛。. 塑性變形（Plastic deformation），指材料受外力作用而形變時，若过了一定的限度则不能恢复原状，这样的變形叫做塑性變形。这个限度称作弹性限度。以具延展性的金屬為例，當它受到小程度的拉力時，它延長後可以回復原狀，但若拉力很大，它可能有某部分拉長後不能縮短。 大部分的物料也會發生塑性變形，包括金屬、泥土、混凝土、泡沫、岩石、骨骼、皮膚等M.

形變

在機械工程學裏，形變定義為由於外力作用而造成的形狀改變，這外力可能是拉力、推力、剪力、彎力或扭力等。形變時常是用應變來描述。 如右圖可見，壓縮負載造成了圓筒的形變，原本的形狀（虛線）已經改變（形變），圓筒的側面凸出。圓筒雖然沒有裂開或敗壞，但其強度並不足以在負載下保持形狀不變，因此側面凸漲出來。 形變可能是暫時性的，就像放鬆的彈簧會回到原來的長度；形變也可能是永久性的，當物體不可逆地彎曲時便為永久形變。若过了一定的限度则不能恢复原状，这样的形变叫做塑性形变，此限度称作弹性限度。.

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胡克定律

--定律/--定律(Hooke's law)，是力学弹性理论中的一条基本定律，內容：固体材料受力後，应力與应变(單位變形量)成線性關係，满足此定律的材料：线弹性/胡克型(Hookean) 从物理的角度看，胡克定律源于多数固体(或孤立分子)内部的原子在无外载作用下处于稳定平衡的状态。 许多实际材料，如一根长度为L、横截面积A的棱柱形棒，在力学上都可以用胡克定律来模拟——其單位伸长（或縮減）量\varepsilon （应变）在常系数E（称为弹性模量）下，与拉（或壓）应力 σ 成正比例，即： 或 \Delta L：總伸長（縮減）量。胡克定律用17世纪英国物理学家罗伯特·胡克的名字命名。胡克提出该定律的过程颇有趣味，他于1676年发表了一句拉丁语字谜，谜面是：ceiiinosssttuv。两年后他公布了谜底是：ut tensio sic vis，意思是“力如伸长（那样变化）”（见参考文献1），这正是胡克定律的中心内容。 胡克定律仅适用于特定加载条件下的部分材料。钢材在多数工程应用中都可视为线弹性材料，在其弹性范围内（即应力低于屈服强度时）胡克定律都适用。另外一些材料（如铝材）则只在弹性范围内的一部分区域行为符合胡克定律。对于这些材料需要定义一个应力线性极限，在应力低于该极限时线性描述带来的误差可以忽略不计。 还有一些材料在任何情况下都不满足胡克定律（如橡胶），这种材料称为“非胡克型”（neo-hookean）材料。橡胶的刚度不仅和应力水平相关，还对温度和加载速率十分敏感。 胡克定律在磅秤制造、应力分析和材料模拟等方面有广泛的应用。.

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應力

在連續介質力學裏，應力定義為單位面積所承受的作用力。以公式標記為 其中，\sigma \,表示應力；\Delta F_j\,表示在j\,方向的施力；\Delta A_i \,表示在i\,方向的受力面積。 假設受力表面與施力方向正交，則稱此應力分量為正向應力（normal stress），如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,，都是正向應力；假設受力表面與施力方向互相平行，則稱此應力分量為剪應力（shear stress），如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,，都是剪應力。 「內應力」指組成單一構造的不同材質之間，因材質差異而導致變形方式的不同，繼而產生的各種應力。 採用國際單位制，应力的单位是帕斯卡（Pa），等於1牛頓／平方公尺。應力的單位與壓強的單位相同。兩種物理量都是單位面積的作用力的度量。通常，在工程學裏，使用的單位是megapascals（MPa）或gigapascals（GPa）。採用英制單位，應力的單位是磅力／平方英寸（psi）或千磅力／平方英寸（ksi）。.

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