应变能(strain energy)和畸变能(distortion energy)的区别

应变能和畸变能的关键区别在于应变能与系统的体积变化有关,而畸变能与系统的形状变化有关。...

应变能和畸变能的关键区别在于应变能与系统的体积变化有关,而畸变能与系统的形状变化有关。

应变能和变形能与物理系统有关。我们可以用两个独立的分量来定义固体中某一点的应变能密度:应变能和变形能。应变能与系统的体积变化有关,而变形能与系统的形状变化有关。

目录

1. 概述和主要区别 2. 什么是应变能 3. 什么是扭曲能量 4. 并排比较-应变能与变形能的表格形式 5. 摘要

什么是应变能(strain energy)?

应变能是金属丝在拉伸过程中获得的弹性势能。我们可以给出线弹性材料的应变能如下:

U=½Vσε

其中U是应变能,σ是应力,ε是应变。当考虑分子中的分子应变时,我们可以观察到在化学反应过程中,当组成原子被允许重新排列时所释放的应变能。在这里,对弹性物质所做的外部功使其从非应力状态发生变形,从而转化为应变能。应变能是一种势能。我们可以观察到,以弹性变形形式出现的应变能是可恢复的,但以机械功的形式出现。

应变能(strain energy)和畸变能(distortion energy)的区别

图01:延性材料的应力应变图

例如,对于每一个额外的甲基单元(CH2单元),环丙烷的燃烧热非常高(高于丙烷)。因此,具有异常大的应变能的化合物包括四面体、推进剂、类立方烷簇、窗烷和环烷。

什么是畸变能(distortion energy)?

变形能是一种引起物质形状变化的能量。它是应变能密度的两个组成部分之一,而另一种能量类型是应变能。我们可以给出如下关系:

Ud=Uo–Uh

其中Ud是应变能密度,Uo是应变能,Uh是变形能。根据Von mise理论,我们可以用这个方程导出最终的失效条件。

我们可以把变形能描述为一个量,这个量描述了一种物质(如液体或晶体)自由能密度的增加。这种自由能的变化是由于物质均匀排列的构型的扭曲而产生的。这个术语也被称为弗兰克自由能,以科学家弗雷德里克·查尔斯·弗兰克的名字命名。

应变能(strain energy)和畸变能(distortion energy)的区别

固体的应变能密度有两个分量:应变能和变形能。应变能是金属丝在拉伸过程中获得的弹性势能,而变形能是引起物质形状变化的一种能量。应变能和畸变能的关键区别在于应变能与系统的体积变化有关,而畸变能与系统的形状变化有关。此外,应变能方程为U=½Vσε,其中U为应变能,σ为应力,ε为应变。然而,变形能的方程为Ud=Uo–Uh,其中Ud是应变能密度。

以下信息图表以表格形式总结了应变能和变形能之间的差异。

应变能(strain energy)和畸变能(distortion energy)的区别

总结 - 应变能(strain energy) vs. 畸变能(distortion energy)

固体材料的应变能密度有两个分量:应变能和变形能。应变能和畸变能的关键区别在于应变能与系统的体积变化有关,而畸变能与系统的形状变化有关。

引用

1.“扭曲能量”概述|科学直接主题,可在此处获得。2应变能量,“维基百科,维基媒体基金会,25三月2021日,可在这里。 2.“应变能”

  • 发表于 2021-07-14 04:10
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  • 分类:科学

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