胡克定律的由来是怎样的?

胡克定律

Hook's law

材料力学和弹性力学的基本规律之一.由R.胡克于1678年提出而得名.胡克定律的内容为：在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比；也可表述为：在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ＝Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量.把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律.胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础.各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式：

σ11＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε11,σ23＝2Gε23,

σ22＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε22,σ31＝2Gε31,(1)

σ33＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε33,σ12＝2Gε12,及

式中σij为应力分量；εij为应变分量（i,j＝1,2,3）；λ和G为拉梅常量,G又称剪切模 量；E为弹性模量（或杨氏模量）；v为泊松比.λ、G、E和v之间存在下列联系：式（1）适用于已知应变求应力的问题,式（2）适用于已知应力求应变的问题.

根据无初始应力的假设,（f 1）0应为零.对于均匀材料,材料性质与坐标无关,因此函数 f 1 对应变的一阶偏导数为常数.因此应力应变的一般关系表达式可以简化为

上述关系式是胡克（Hooke）定律在复杂应力条件下的推广,因此又称作广义胡克定律.

广义胡克定律中的系数Cmn（m,n=1,2,…,6）称为弹性常数,一***有36个.

如果物体是非均匀材料构成的,物体内各点受力后将有不同的弹性效应,因此一般的讲,Cmn 是坐标x,y,z的函数.

但是如果物体是由均匀材料构成的,那么物体内部各点,如果受同样的应力,将有相同的应变；反之,物体内各点如果有相同的应变,必承受同样的应力.

这一条件反映在广义胡克定理上,就是Cmn 为弹性常数.