彈性形變

彈性形變是指固體受外力作用而使各點間相對位置的改變，當外力撤消後，固體又恢復原狀謂之“彈性形變”。

基本介紹

• 中文名：彈性形變
• 特點：外力撤消後，物體能恢復原狀
• 公式：E=ơ/ɛ 
• 學科：物理、力學

概念

在外力的作用下，物體發生形變，當外力撤消後，物體能恢復原狀，則這樣的形變叫做彈性形變。此時對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力。如彈簧的形變等。

在外力的作用下，物體發生形變，當外力撤去後，物體不能恢復原狀，則稱這樣的形變叫做塑性形變，如橡皮泥的形變等。因物體受力情況不同，在彈性限度內，彈性形變有四種基本類型：即拉伸和壓縮形變；切變；彎曲形變和扭轉形變。

彈性形變

下面以岩石為例來向大家解釋：

在中國儀器超市有介紹：在常溫和常壓之下，同時在受到短時間的應力作用之下，大多數的岩石，都可以顯示出彈性的性質，直到斷裂（Rupture）為止。不過在岩石的彈性限度之內，當應力給移去之後，它們又將恢復原來的形狀。岩石的彈性限度或屈服點，亦即相當於它們在斷裂時所受到的應力。假如有一作圓柱形的岩石體，若在平行於長軸的方向，受到拉力的作用，那么這一岩石體將會為之增長；反之若在平行於長軸的方向，受到壓力的作用，則這一岩石體將會為之縮短。我們從應力和應變的比例當中，便可以量測出岩石在縱長方向抵抗變形的性質。把應力除以應變所得的結果，叫做楊氏模數（Young’s Modulus）或彈性模數（Modulus of Elasticity）

彈性形變

計算

其公式如下：

E=ơ/ɛ （單位是dynes/cm2） (1)

式中 E為楊氏模數， ơ為應力， ɛ為應變。

計算的時候， 是一個已知的數字， 則要先依下式求得：

ɛ= Δl/l (2)

式中 l為岩石體本來的長度， Δl為在應力下所增加或減小的長度。舉例來說，如岩石體本長10cm，在108dynes/cm2的應力作用之下，被拉長了0.001cm。代入(1)和(2)式，即得楊氏模數為1012dynes/cm2，或1.45×1071b/in2。這也是一般岩石的平均數值。

岩石圓柱體的直徑，在受到平行於長軸方向的拉力作用之下，可以略為減短；反之若受到壓力的作用，則可以略為增長。圓柱體的橫應變和軸應變之比，叫做Poisson’s Ratio（又名蒲松氏比），其公式如下：

V(nu)希臘語

v(nu)= -ɛ(lat)/ɛ(long)=-ɛ(高)/ɛ(長)

式中 v為蒲松氏比，d為直徑原來的長度， Δd為直徑在應力作用下所產生的變化； l為長軸原來的長度， Δl為長軸在應力作用下所產生的變化。

區別

因物體受力情況不同，在彈性限度內，彈性形變有4種基本類型：即拉伸和壓縮形變，切變，彎曲形變和扭轉形變。彈性形變是指外力去除後能夠完全恢復的那部分變形，可從原子間結合力的角度來了解它的物理本質。

塑性形變與彈性形變

1、 地形變異常

2、 流體異常

3、 地質依據

在甘肅省白銀地區，矽質岩非常發育，二氧化矽的含量超過90%。該類岩石是海底火山噴發時沉積形成的，各種顏色的條帶狀矽質岩的沉積層理非常清晰。它們在高溫高壓條件下形成。在區域構造力的作用下，發生了塑性變形，有的整個山體形成了向斜或者背斜，各種褶皺現象到處可見。這種地質現象不是火山岩地區岩石所特有的，在廣大的沉積岩地區，我們同樣可以看到。現在的地表下的各種岩石，雖然已經經過了許多次地質構造運動，經過了長期的風化剝蝕作用，但是仍然保留了高溫高壓成岩條件下的塑性變形特徵。

地震研究結果表明，成千上萬次餘震的分布，在平面上經緯度的變化可以達到1o左右，在垂直方向的剖面上變化可以達到20公里，如《自然電場法預測地震》圖4-6所示（海城地震餘震空間分布）。金沙江斷裂帶長700公里，寬度50公里；紅河斷裂帶在雲南省內長500公里；小江斷裂帶長400多公里；普渡河斷裂帶在雲南省內長240公里。

在每一次大地震之後，有可能產生成千上萬次餘震，以重新達到地殼中岩層、岩塊之間的重力平衡、應力平衡。2008年5月12日14時28分發生汶川5.12大地震以後，至2008年7月29日，共發生4.0級以上地震243次，至2009年5月3日，共發生4.0級以上地震297次；其中：2008年5月12日48次（9個半小時），13日47次，14日18次，15-17日各12次左右，18日7次，19日至5月底，每天幾次；2009年1~3月份每個月僅僅發生3次，4月份僅有一次。以橫坐標表示時間，縱坐標表示餘震發生的次數，人們很容易畫出餘震的衰減曲線。

康滇菱形板塊中的川西塊體和滇中塊體每年的移動速率分別為5.4~7.6mm/a好3mm/a（據宋方敏，1998），地震前地殼中岩層、岩塊之間能量的積累和地震後能量的釋放都需要在相當長的時間內完成。如果以Y軸為縱坐標，X軸為橫坐標，繪製出餘震衰減曲線，在此稱為有形曲線；那么，人們也可以繪製出“塑性變形”增長曲線，由於人們無法測量出塑性變形的次數，在此稱為隱形曲線，也就是人們頭腦中想像的那條曲線。由於塑性變形恰好與流體異常密切相關，因此可以採用流體異常進行模擬。

海城地震前地下水異常數量變化如《自然電場法預測地震》圖3-40所示（據李安榮）。有7天異常比較多：1975年1月4日、8日、10日、20日、22日、23日、24日，每天在20次左右；地震發生前幾天達到高潮：2月1日達到70次，2日45次，3日將近110次，4日（地震發生的當天）達到231次。由於有相當一部分異常沒有被人們觀測到或者統計到，海城地震前地下水異常數量變化圖並不是海城地震前地下水全部異常的數量，但是，它的增長規律是符合邏輯思維的。

在地震孕育過程中，在廣大的區域和相當的深度內，有可能已經發生了成千上萬次塑性形變，形成了許多微觀異常和巨觀異常。在地震孕育機理探討中。塑性形變比彈性形變更具有說服力。

原理

胡克定律

胡克定律的表達式為F=k·x或△F=k·Δx，其中k是常數，是物體的勁度（倔強）係數。在國際單位制中，F的單位是牛，x的單位是米，它是形變數（彈性形變），k的單位是牛/米。勁度係數在數值上等於彈簧伸長（或縮短）單位長度時的彈力。
彈性定律是胡克最重要的發現之一，也是力學最重要基本定律之一。在現代，仍然是物理學的重要基本理論。胡克的彈性定律指出：彈簧在發生彈性形變時，彈簧的彈力Ff和彈簧的伸長量（或壓縮量）x成正比，即F= -k·x 。k是物質的彈性係數，它由材料的性質所決定，負號表示彈簧所產生的彈力與其伸長（或壓縮）的方向相反。