弹性体的剪切形变
1. 剪切形变 :当物体受到力偶作用使物体的两个平行截面间发生相对平行移动时的形变叫做 剪切形变 。例如:用剪刀剪断物体前即发生这类形变。
2. 剪应力:
(1)
其中: 为假想截面 的面积,力 在该面上均匀分布。
3. 剪切形变
特征:表现为平行截面间的相对滑移。如图示: ,若 很小,则:
(2)
其中: 叫做 切应角 。
4. 剪切形变的胡克定律
若形变在一定限度内,剪切应力与剪切应变成正比:
(3)
其中, 为剪切模量,反映材料抵抗剪切应变的能力。
通过理论推导,对于各向同性的,均匀的弹性体,有:
上式说明了:三个量之间只有两个是独立的。其中: 是 杨氏模量 ,反映材料抵抗拉伸与压缩的能力; 是剪切模量,反映材料抵抗剪切形变的能力; 是 泊松系数 ,描写材料横向收缩或膨胀的特性。但几个不同特性的量是有联系的。
同理,例如,在横波中:
当 时:
(4)
5. 剪切形变的弹性势能密度(单位体积的弹性势能):
(5)
注意 :切变只能在固体中产生,流体中不会产生。所以流体中只能传播纵波,而固体中既能传播纵波,也能传播横波。
参考资料: