بيت » Generalized Hooke’s Law

Generalized Hooke’s Law

1678
  • Robert Hooke
  • Thomas Young
  • Augustin-Louis Cauchy

Generalized Hooke’s Law is the constitutive equation for linear elastic materials, stating that the stress tensor is linearly proportional to the strain tensor. The relationship is expressed as [latex]\sigma = C : \varepsilon[/latex], where [latex]\sigma[/latex] is the stress tensor, [latex]\varepsilon[/latex] is the strain tensor, and [latex]C[/latex] is the fourth-order stiffness tensor containing the material’s elastic constants.

While Robert Hooke’s original 1678 law (“ut tensio, sic vis” – as the extension, so the force) described a simple one-dimensional linear relationship, the generalized Hooke’s Law extends this principle to three dimensions. It forms the mathematical foundation of the theory of linear elasticity. The relationship connects the six independent components of the stress tensor to the six independent components of the infinitesimal strain tensor. This is achieved through the stiffness tensor [latex]C_{ijkl}[/latex], a fourth-order tensor containing 81 components in its most general form.

Due to the symmetry of the stress and strain tensors, the number of independent components in the stiffness tensor reduces to 36. Furthermore, assuming the existence of a strain energy density function, the stiffness tensor itself becomes symmetric ([latex]C_{ijkl} = C_{klij}[/latex]), reducing the number of independent elastic constants to 21 for the most general anisotropic material. For materials with higher degrees of symmetry, this number is further reduced. For an isotropic material, which has the same properties in all directions, only two independent elastic constants are needed, such as Young’s Modulus (E) and Poisson’s Ratio (ν). In this common case, the law simplifies significantly, allowing for direct calculation of stresses from strains and vice-versa. This law is only valid within the material’s elastic limit; beyond this point, permanent plastic deformation occurs, and other constitutive models are required.

UNESCO Nomenclature: 2208
– Mechanics

النوع

Physical Law

Disruption

Foundational

الاستخدام

Widespread Use

Precursors

  • Observations on the elastic properties of materials
  • Development of the concepts of stress and strain
  • Newton’s laws of motion

التطبيقات

  • finite element analysis (FEA) البرمجيات for structural design
  • design of springs, beams, and other elastic components
  • material characterization through tensile testing
  • seismology to model the propagation of elastic waves through the Earth

براءات الاختراع:

NA

Potential Innovations Ideas

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: Hooke’s law, linear elasticity, constitutive equation, stress-strain relationship, stiffness tensor, Young’s modulus, Poisson’s ratio, isotropic material

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً