弹性势能与物体的自身材料有关,物体由于发生弹性形变,各部分之间存在着弹性力的相互作用而具有的势能叫做弹性势能。
在工程中又称弹性变形。
势能的单位与功的单位是一致的。
确定弹力势能的大小需选取零势能的状态,一般选取弹簧未发生任何形变,而处于自由状态的情况下其弹力势能为零。
弹力对物体做功等于弹力势能增量的负值。
即弹力所做的功只与弹簧在起始状态和终了状态的伸长量有关,而与弹簧形变过程无关。
弹性势能是以弹力的存在为前提,所以弹性势能是发生弹性形变,各部分之间有弹性力作用的物体所具有的。
如果两物体相互作用都发生形变,那么每一物体都有弹性势能,总弹性势能为二者之和。
工程力学中构件横截面上的内力分量有4个,分别是轴力、弯矩、剪力和扭矩。
轴力是与杆件轴线相重合的内力,用符号FN表示。
当杆件受拉时,轴力为拉力,其指向背离截面。
当杆件受压时,轴力为压力,其指向截面。
弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种。
弯矩是弯曲所需要的力矩,下部受拉为正,上部受拉为负。
弯矩的标准定义是与横截面垂直的分布内力系的合力偶矩。
剪力是在一对相距很近,大小相同,指向相反的横向外力作用下,材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象,能够使材料产生剪切变形的力称为剪力。
发生剪切变形的截面称为剪面。
扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。
外部的扭矩叫转矩或者叫外力偶矩,内部的叫内力偶矩或者叫扭矩。
扭矩在物理学中是特殊的力矩,等于力和力臂的乘积。
1.平面力系:力矩,包括主矩,逆时针绕向为正,顺时针绕向为负;
2.空间力系:力矩逆正顺负的判别方法是右手螺旋法则:四指沿转动方向弯曲,姆指伸直代表转动轴线,若姆指向书外,或姆指向与转轴正向,则力矩转向为逆时针,符号为正。
反之,矩转向为顺时针,符号取负。