18.6 : Закон Гука

Закон Гука, основной принцип материаловедения, устанавливает, что деформация, которой подвергается материал, прямо пропорциональна приложенному напряжению, определяемому фактором, называемым модулем упругости или модулем Юнга.

Реализация закона Гука сохраняется до тех пор, пока материал не достигнет предела пропорциональности. За пределами этой точки взаимосвязь напряжения и деформации становится нелинейной. Этот предел часто совпадает с пределом текучести для пластичных по своей природе материалов. Однако определение этого предела для других типов материалов может быть затруднено из-за нелинейности зависимости напряжения от деформации.

Материалы делятся на два основных типа в зависимости от механических характеристик, таких как изотропные и анизотропные. Изотропные материалы, такие как металлы, демонстрируют постоянные свойства независимо от направления нагрузки. Таким образом, их соотношение напряжения и деформации, включая модуль упругости, остается постоянным независимо от направления приложенного напряжения. С другой стороны, анизотропные материалы, такие как армированные волокнами композиты, обладают механическими свойствами, которые зависят от направления нагрузки. Эти материалы состоят из волокон прочного материала, заключенных в более мягкую матрицу. Модули упругости в направлениях, параллельных и перпендикулярных волокнам, существенно различаются, что приводит к различной устойчивости к нагрузке. Максимальная прочность этих материалов может быть достигнута, когда волокна располагаются в том же направлении, что и нагрузка.