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应变能量化了由于在荷载条件下所产生的变形而存储在材料内的能量,这是材料科学和工程学中的基本概念。当材料受到均匀分布应力的轴向荷载时,便可以对应变能进行建模。在这种情况下,材料承受的应力是内力与横截面积进行相除所得到的结果,通过弹性模量所产生的应变与该应力是成正比的。

如果应力的分布是均匀的,则应变能密度(定义为应力和应变的乘积)则可以对材料的整个体积进行积分,以此来得出其中所存储的总应变能。

Equation 1

然而,对于应力分布不均匀的材料,应变能的计算则会变得更加复杂。在这种情况下,必须为小体积是应变能密度进行定义,以此来分析应力和应变的局部变化。总应变能是在材料整个体积内这些密度的总和。

Equation 2

这种情况则假设了其中的弹性状态,即变形是可逆的,并且当荷载移除时,材料则会恢复到原始形状。了解和计算应变能对于设计能够承受运行应力而不发生故障的材料和部件是至关重要的。

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Elastic Strain EnergyStrain Energy DensityMaterial DeformationAxial LoadingUniformly Distributed StressModulus Of ElasticityInternal ForceCross sectional AreaNon uniform Stress DistributionsReversible DeformationMaterial DesignOperational Stresses

来自章节 27:

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