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胡克定律中的k与形变的过程有关吗?

161 2023-06-19 23:11 admin

一、胡克定律中的k与形变的过程有关吗?

定律定义

F=-k·x

胡克定律由R.胡克于1678年提出,表达式为F=-k·x或△F=-k·Δx,其中k是常数,是物体的劲度系数(倔强系数)(弹性系数)。在国际单位制中,F的单位是牛,x的单位是米,它是形变量(弹性形变),k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。

胡克定律的推论

胡克的弹性定律指出:弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= k·x 。k是物质的弹性系数,它只由材料的性质所决定,与其他因素无关。负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。

满足胡克定律的弹性体是一个重要的物理理论模型,它是对现实世界中复杂的非线性本构关系的线性简化,而实践又证明了它在一定程度上是有效的。然而现实中也存在这大量不满足胡克定律的实例。胡克定律的重要意义不只在于它描述了弹性体形变与力的关系,更在于它开创了一种研究的重要方法:将现实世界中复杂的非线性现象作线性简化,这种方法的使用在理论物理学中是数见不鲜的。

Fn ∕ S=E·(Δl ∕ l。)

式中Fn表示内力,S是Fn 作用的面积,l。是弹性体原长,Δl是受力后的伸长量,比例系数E称为弹性模量,也称为杨氏模量,由于应变ε=Δl ∕ l。为纯数,故弹性模量和应力σ=Fn ∕ S具有相同的单位,弹性模量是描写材料本身的物理量,由上式可知,应力大而应变小,则弹性模量较大;反之,弹性模量较小。弹性模量反映材料对于拉伸或压缩变形的抵抗能力,对于一定的材料来说,拉伸和压缩量的弹性模量不同,但二者相差不多,这时可认为两者相同。

广义胡克定理

应力应变曲线

胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内(见上图的材料应力应变曲线的比例极限范围内),固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:

式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模量。这些关系也可写为:

E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。λ、G、E和v之间存在下列联系:

式(1)适用于已知应变求

二、弹簧变形的特点和修理方法是什么?

弹簧具有良好的变形复位功能,弹簧在外力作用下发生形变,撤大迹去外力后,弹簧就孝谨能恢复状巧仿基态,大多工具和设备都是利用弹簧这一特质来复位的。

当外力超过了弹簧的弹力极限之后,回弹高度比原高度低或超过0.6mm,就是弹簧永久变形。弹簧永久变形后弹力、刚度也会随之改变,所以为了获得适合的弹簧,有时候会在设计图纸时把弹簧做高一点,然后在生产完成后进行强压处理,使弹簧永久变形后变成所需要的弹簧规格。

造成弹簧永久变形的原因有很多,比如压力超过弹簧弹力极限,弹簧的装配合理度,弹簧的工作频率,弹簧使用环境等都会导致弹簧变形。

①控制机械的运动,如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。②吸收振动和冲击能量,如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。③储存及输出能量作为动力,如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。④用作测力元件,如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度,刚度越大,则弹簧越硬。弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件,弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。

一般都是采用热处理方式进行修复。

三、弹簧的拉伸和收缩属于哪类形变?

形变分弹性形变和塑性形变。通俗来瞎前说,能恢复原长乱神桐的就是弹性形变。拉伸哗坦或压缩之后不能恢复原长的就属于塑性变形,比如说橡皮泥。

形变就两类,弹性形变和非弹坦灶性形变。如瞎李果拉伸超过弹簧的劲度系数,就产生了非弹性形变,不能恢复原状。拉伸和收缩后可以恢复原状让神扮的,就是弹性形变。