ក្នុងមេកានិច, និង រូបវិទ្យា, ច្បាប់ហ៊ូក នៃ អេឡាស្ទីស៊ីតេ ជាការប្រហែលមួយដែលចែងថា សាច់លូតរបស់រ៉ឺសរមួយសមាមាត្រនឹងបន្ទុកដែលមានអំពើលើវា អោយតែបន្ទុកនោះមិនមានតំលៃលើសពីលីមីតអេឡាស្ទិចទេ។ សម្ភារៈដែលអាចប្រើច្បាប់ហ៊ូកបាន គេហៅថា សម្ភារៈលីនេអ៊ែរអេឡាស្ទិច រឺ សម្ភារៈហ៊ូក។ ឃ្លាសាមញ្ញរបស់ច្បាប់ហ៊ូកបានចែងថា ដេហ្វម៉ាស្យុងសមាមាត្រជាមួយកុងត្រាំង។
តាមបែបគណិតវិទ្យា ច្បាប់ហ៊ូកចែងថា
ដែល
- ជាបំលាស់ទី របស់ចុងរ៉ឺសរចេញពីទីតាំងលំនឹងរបស់វា (គិតជា "m" ក្នុងប្រព័ន្ធឯកតា SI);
- ជាកំលាំងដែលមានអំពើលើរ៉ឺសរ (គិតជា "N" ក្នុងប្រព័ន្ធឯកតា SI); និង
- ជាថេររ៉ឺសរ (គិតជា " N•m-1" ក្នុងប្រព័ន្ធឯកតា SI).
សញ្ញាដក ក្នុងរូបមន្តខាងលើ មានន័យថា កំលាំងមានទិសដៅផ្ទុយពីបំលាស់ទី៖ បើយើងទាញទៅខាងឆ្វេង រ៉ឺសរទាញមកខាងស្ដាំវិញ។ នៅពេលដែលទំនាក់ទំនងរវាងកំលាំងនិងបំលាស់ទី គោរពតាមច្បាប់ហ៊ូក គេនិយាយថា រ៉ឺសរមានលក្ខណៈលីនេអ៊ែរ។
ច្បាប់ហ៊ូកត្រូវបានដាក់ឈ្មោះតាម រ៉ូប៊ែរ ហ៊ូក ដែលជារូបវិទូអង់គ្លេសក្នុងសតវត្សរ៍ទី១៧។
វត្ថុមួយមានលក្ខណៈអេឡាស្ទិចបើវាត្រលប់ទៅជាមានរូបរាងដូចដើមវិញភ្លាមៗក្រោយពីខូចទ្រង់ទ្រាយដោយសារកំលាំងមក ដោយម៉ូលេគុលរឺអាតូមរបស់សម្ភារៈត្រលប់ទៅសភាពដើមដែលជាសភាពមានលំនឹងស្តាប។ បើបន្ទាប់ពីដកកំលាំងចេញ វត្ថុនៅសល់ដេហ្វម៉ាស្យុងខ្លះ នោះយើងនិយាយថា វត្ថុនោះមានលក្ខណៈប្លាស្ទិច។
យើងពិនិត្យរបារមួយ ដែលសម្ភារៈរបស់វាអាចចាត់ទុកថាមានលក្ខណៈអេឡាស្ទិច ដូច្នេះរបារនេះប្រៀបបានជារ៉ឺសរលីនេអ៊ែរមួយដែរ។ របារមានប្រវែង មានមុខកាត់ ។ យើងចាប់ទាញរបារនេះដោយកំលាំង ។ តាមច្បាប់ហ៊ូក បំលាស់ទី សមាមាត្រនឹងកំលាំង ដូច្នេះ
យើងមាន
- កុងត្រាំង
- ដេហ្វម៉ាស្យុង
ដូច្នេះ
ដែល មានឈ្មោះថា ម៉ូឌុលយ៉ាំង។
ច្បាប់ហ៊ូកផ្ទៀងផ្ទាត់ចំពោះសម្ភារៈខ្លះក្រោមលក្ខខណ្ឌបន្ទុកខ្លះតែប៉ុណ្ណោះ។ ដែក មានលក្ខណៈលីនេអ៊ែរអេឡាស្ទិចនៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្ដែងក្នុងវិស័យវិស្វកម្មភាគច្រើន ; ច្បាប់ហ៊ូកមានតំលៃត្រឹមត្រូវតែនៅក្នុងដែនអេឡាស្ទិចតែប៉ុណ្ណោះ (ឧទាហរណ៍ចំពោះកុងត្រាំងតូចជាង លីមីតអេឡាស្ទិច)។ សម្ភារៈខ្លះទៀត ដូចជា អាលុយមីញ៉ូម, ច្បាប់ហ៊ូកផ្ទៀងផ្ទាត់បានតែនៅលើផ្នែកណាមួយនៃដែនអេឡាស្ទិចតែប៉ុណ្ណោះ។ ចំពោះសម្ភារៈបែបនេះ គេកំនត់តំលៃកុងត្រាំងលីមីតមួយដែលនៅពេលកុងត្រាំងឋិតនៅក្រោមតំលៃលីមីតនេះ គេអាចសន្មតថាកុងត្រាំងសមាមាត្រនឹងដេហ្វម៉ាស្យុងបាន ដោយមិនសូវល្អៀងខ្លាំង ដែលលីមីតនោះគេហៅថា កុងត្រាំងលីមីតសមាមាត្រ។
កៅស៊ូ ត្រូវបានចាត់ទុកជាទូទៅថាមិនមែនជាប្រភេទសម្ភារៈហ៊ូកព្រោះអេឡាស្ទីស៊ីតេរបស់វាអាស្រ័យនឹងកុងត្រាំងនិងប្រែប្រួលខ្លាំងទៅតាមសីតុណ្ហភាពនិងអត្រាកំនើនបន្ទុក។
ការអនុវត្តច្បាប់ហ៊ូកមាននៅក្នុងម៉ាស៊ីនថ្លឹងប្រើរ៉ឺសរ ការវិភាគកុងត្រាំងនិងការធ្វើម៉ូដែលសម្ភារៈ។
កន្សោមតង់ស៊័រនៃច្បាប់ហ៊ូក
[កែប្រែ]
នៅពេលធ្វើការក្នុងសភាពកុងត្រាំង 3D, គេត្រូវតែកំណត់តង់ស៊័រលំដាប់ទី៤ () ដែលមានកុំប៉ូសង់ចំនួន៨១ ដែលជាមេគុណអេឡាស្ទិច, ដើម្បីភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងរវាងកុងត្រាំង (σij) និង ដេហ្វរម៉ាស្យុង ()។
ដោយសរសេរ ជាអនុគមន៍នៃកុំប៉ូសង់ក្នុងតម្រុយកែង, ទម្រង់ទូទៅនៃច្បាប់ហ៊ូក អាចសរសេរជា (ដោយប្រើទម្រង់បូកសន្មតរបស់អាញស្តាញ)
តង់ស៊័រ មានឈ្មោះថា តង់ស៊័រ stiffness ឬ តង់ស៊័រអេឡាស្ទីស៊ីតេ។ ដោយសារភាពស៊ីមេទ្រី នៃតង់ស៊័រកុងត្រាំង, តង់ស៊័រដេហ្វរម៉ាស្យុង និង តង់ស៊័រ stiffness, នោះ គេមានមេគុណអេឡាស្ទិចឯករាជ្យចំនួនតែ ២១ តែប៉ុណ្ណោះ។ ខ្នាតរបស់កុងត្រាំងដូចខ្នាតរបស់សម្ពាធ, ដេហ្វរម៉ាស្យុងគ្មានខ្នាត ដូច្នេះ មេគុណ មានខ្នាតដូចសម្ពាធដែរ។
កន្សោមទូទៅនៃច្បាប់ហ៊ូក អាចបញ្ច្រាសទាញរកដេហ្វរម៉ាស្យុងជាអនុគមន៍នៃកុងត្រាំងបាន និង កំណត់ដោយ ៖
តង់ស៊័រ ហៅថា compliance tensor។
សម្ភារៈអ៊ីសូត្រូបមានលក្ខណៈពិសេសត្រង់មិនអាស្រ័យនឹងទិសក្នុងលំហ។ ដូច្នេះ សមីការរូបសម្រាប់សម្ភារៈអ៊ីសូត្រូប ក៏ត្រូវតែមិនអាស្រ័យនឹងប្រព័ន្ធអ័ក្ស ដែរ។ តង់ស៊័រដេហ្វរម៉ាស្យុងមានភាពស៊ីមេទ្រី។ ដោយ Trace របស់គ្រប់តង់ស៊័រទាំងអស់មិនអាស្រ័យនឹងប្រព័ន្ធតម្រុយ ដូច្នេះការសរសេរតង់ស៊័រស៊ីមេទ្រីមួយដែលមិនអាស្រ័យនឹងប្រព័ន្ធអ័ក្ស គេគួរតែសរសេរជាអនុគមន៍នៃផលបូកនៃតង់ស៊័រថេរ និង តង់ស៊័រមាន Trace ស្មើសូន្យ។[១] ដូច្នេះ៖
ដែល ជា សញ្ញា Kronecker។
តួទីមួយនៃអង្គខាងស្ដាំ ជាតង់ស៊័រថេរ ដែលគេហៅថា តង់ស៊័រដេហ្វរម៉ាស្យុងមាឌ និង តួទីពីរ ជាតង់ស៊័រស៊ីមេទ្រី មាន Trace ស្មើសូន្យ ដែលគេហៅថា តង់ស៊័រដេហ្វរម៉ាស្យុងលំងាក ឬ តង់ស៊័រកាត់។
ទម្រង់ទូទៅនៃច្បាប់ហ៊ូក សម្រាប់សម្ភារៈអ៊ីសូត្រូប ជាបន្សំលីនេអ៊ែរនៃតង់ស៊័រទាំងពីរ ៖
ដែល K ជា ម៉ូឌុល bulk និង G ជា ម៉ូឌុលកាត់ ។ ទម្រង់នេះអាចសម្រួលមកជា ៖
ដែល៖
- - = កុងត្រាំង
- - = ម៉ូឌុលយ៉ាំង (Young)
- - = មេគុណ Poisson
ទំរង់បញ្ចេញរបស់ច្បាប់នេះគឺៈ
ក្រោមទម្រង់ម៉ាទ្រីស ច្បាប់ហ៊ូកសម្រាប់សម្ភារៈអ៊ីសូត្រូបអាចសរសេរជា ៖
ដែល ជា ដេហ្វរម៉ាស្យុងកាត់វិស្វកម្ម។ ទម្រង់ច្រាសអាចសរសេរជា
ដោយប្រើថេរ ឡាមេ (Lamé) និង , ទម្រង់នេះអាចសម្រួលទៅជា
ច្បាប់ហ៊ូកសម្រាប់សភាពប្លង់នៃកុងត្រាំង
[កែប្រែ]
ក្នុងលក្ខខណ្ឌសភាពប្លង់នៃកុងត្រាំង យើងមាន ។ ក្នុងករណីនេះ ច្បាប់ហ៊ូក មានរាង
ទម្រង់ច្រាស អាចសរសេរជា
ដោយសារភាពស៊ីមេទ្រី នៃកុងត្រាំងកូស៊ី () និងទម្រង់ទូទៅនៃច្បាប់ហ៊ូក () យើងទាញបានថា ។ ដូចគ្នា ភាពស៊ីមេទ្រីនៃ តង់ស៊័រដេហ្វរម៉ាស្យុងអតិសុខុម នាំឱ្យ ។ ភាពស៊ីមេទ្រីទាំងនេះ មានឈ្មោះថា ស៊ីមេទ្រីតូច នៃ តង់ស៊័រ stiffness () ។
ជាងនេះទៅទៀត ដោយសារក្រាដ្យង់បំលាស់ទី និង កុងត្រាំងកូស៊ី ជាកម្មន្តឆ្លាស់ នោះទំនាក់ទំនងកុងត្រាំងដេហ្វរម៉ាស្យុង អាចកំណត់ចេញពីអនុគមន៍ដង់ស៊ីតេដេហ្វរម៉ាស្យុង (), ដូច្នេះ
ដោយសារលំដាប់លំដោយនៃការដេរីវេគ្មានភាពសំខាន់ នោះ ។ លក្ខណៈនេះហៅថា ស៊ីមេទ្រីធំ នៃតង់ស៊័រ stiffness tensor ។ ស៊ីមេទ្រីធំ និង ស៊ីមេទ្រីតូច បង្ហាញថា ម៉ាទ្រីស stiffness មានកុំប៉ូសង់ដាច់គ្នា ចំនួនតែ ២១ តែប៉ុណ្ណោះ។
ទម្រង់ម៉ាទ្រីស នៃតង់ស៊័រ Stiffness
[កែប្រែ]
ជាទូទៅ គេតែងតែសរសេរទម្រង់អានីសូត្រូបនៃច្បាប់ហ៊ូក ក្រោមទម្រង់ម៉ាទ្រីស ដែលគេហៅថា ទម្រង់ Voigt ។ ដើម្បីសរសេរជាទម្រង់ម៉ាទ្រីស គេទាញយកប្រយោជន៍ពីភាពស៊ីមេទ្រីរបស់តង់ស៊័រកុងត្រាំង និង ដេហ្វរម៉ាស្យុង ហើយសរសេរពួកវាជាវ៉ិចទ័រមាន ៦ កុំប៉ូសង់ ក្នុងប្រព័ន្ធតម្រុយកែង() ជា
ដូច្នេះ តង់ស៊័រ stiffness () អាចសរសេរជា
និងច្បាប់ហ៊ូក សរសេរជា
ឬ
ស្រដៀងគ្នាដែរ តង់ស៊័រ compliance () អាចសរសេរជា
- ↑ Symon, Keith (1971). Mechanics. Addison-Wesley, Reading, MA. ល.ស.ប.អ. 0-201-07392-7.