Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » Generalized Hooke’s Law

Generalized Hooke’s Law

1678
  • Robert Hooke
  • Thomas Young
  • Augustin-Louis Cauchy
17th-century laboratory with tools for tensile testing and equations of Generalized Hooke's Law.

(صورة توضيحية فقط)

قانون هوك المعمم هو constitutive equation بالنسبة للمواد المرنة الخطية، مع الإشارة إلى أن ضغط يتناسب الموتر خطيًا مع موتر الانفعال. وتُعبّر العلاقة بالصيغة التالية: σ = C : ε، حيث σ هو موتر الإجهاد، وε هو موتر الانفعال، وC هو موتر الصلابة من الرتبة الرابعة الذي يحتوي على ثوابت المرونة للمادة.

بينما وصف قانون روبرت هوك الأصلي لعام 1678 (كما هو الحال مع التمدد، كذلك هي القوة) علاقة خطية بسيطة أحادية البعد، فإن قانون هوك المعمم يوسع هذا المبدأ إلى ثلاثة أبعاد. ويشكل هذا القانون الأساس الرياضي لنظرية المرونة الخطية. تربط هذه العلاقة المكونات الستة المستقلة لموتر الإجهاد بالمكونات الستة المستقلة لموتر الانفعال المتناهي الصغر. ويتحقق ذلك من خلال موتر الصلابة [latex]C_{ijkl}[/latex]، وهو موتر من الرتبة الرابعة يحتوي على 81 مكونًا في صورته العامة.

بسبب تناظر موترات الإجهاد والانفعال، ينخفض ​​عدد المكونات المستقلة في موتر الصلابة إلى 36. علاوة على ذلك، بافتراض وجود دالة كثافة طاقة الانفعال، يصبح موتر الصلابة نفسه متناظرًا (Cijkl = Cklij)، مما يقلل عدد الثوابت المرنة المستقلة إلى 21 للمادة غير المتجانسة الأكثر عمومية. بالنسبة للمواد ذات درجات التناظر الأعلى، ينخفض ​​هذا العدد أكثر. أما بالنسبة للمادة المتجانسة، التي لها نفس الخصائص في جميع الاتجاهات، فلا يلزم سوى ثابتين مرنين مستقلين، مثل معامل يونغ (E) ونسبة بواسون (ν). في هذه الحالة الشائعة، يتبسط القانون بشكل كبير، مما يسمح بالحساب المباشر للإجهادات من الانفعالات والعكس صحيح. هذا القانون صالح فقط ضمن حدود مرونة المادة. بعد هذه النقطة، يحدث تشوه بلاستيكي دائم، وتصبح هناك حاجة إلى نماذج تكوينية أخرى.

UNESCO Nomenclature: 2208
الميكانيكا

يكتب

Physical Law

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • ملاحظات حول الخصائص المرنة للمواد
  • تطوير مفاهيم الإجهاد والانفعال
  • Newton’s laws of motion

التطبيقات

  • العناصر المحدودة برامج تحليل العناصر المحدودة (FEA) للتصميم الإنشائي
  • تصميم الينابيع والعوارض والمكونات المرنة الأخرى
  • توصيف المواد من خلال اختبار الشد
  • علم الزلازل لنمذجة انتشار الموجات المرنة عبر الأرض

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • مواد ميتامواد قابلة للبرمجة ذات موتر صلابة متغير مكانيًا لتوجيه الموجة
  • خوارزميات الذكاء الاصطناعي التي تصمم مواد متباينة الخواص مثالية عن طريق ضبط مكونات موتر الصلابة
  • الطباعة رباعية الأبعاد of objects that self-assemble into complex shapes based on pre-programmed elastic responses
  • أطراف صناعية متقدمة ذات صلابة قابلة للضبط لمحاكاة حركة الأطراف الطبيعية
  • الموجات فوق الصوتية imaging techniques that map the stiffness tensor of biological tissues for cancer detection
  • مركبات ذاتية التعزيز تعمل على زيادة صلابتها محليًا استجابةً للإجهاد العالي
  • واجهات لمسية تحاكي بدقة ملمس المواد المتباينة الخواص مثل الخشب أو الأنسجة العضلية
  • المواد المعمارية ذات التباين المصمم للتكيف السلبي مع الشكل المعتمد على الحمل
Related to: Hooke’s law, linear elasticity, constitutive equation, stress-strain relationship, stiffness tensor, Young’s modulus, Poisson’s ratio, isotropic material.

السياق التاريخي

Generalized Hooke’s Law

1600
1650
1650
1678
1687
1687
1738
1750
1650
1650
1672
1687
1687
1738
1750

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.