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胡克固体【胡克固体】理想的完整胡克固体结构为：原子(离子)规则地在固体内沿三维空间均匀排列 。原(离)子既无热运动又无热振动，只在电磁力作用下静止在各自的位置上，彼此的间距为d 。实际的胡克固体，其结构并非理想化的完整，都存在着不同程度的缺陷 。原(离)子并不静止在自己的位置上，而是在一定温度下绕其平衡位置作热振动 。
基本介绍中文名：胡克固体
外文名：Hooke solid
胡克定律：σ=Kε
内容：弹性固体模型
包括：理想的、实际胡克固体
套用：探测物质的内部结构
胡克定律及其局限性对胡克定律σ=Kε，我们看到：(1)应力(σ)与应变(ε)成正比例关係，即二者是单值对应的 。(2)应力与应变是瞬时关係，当应力为σi时，应变即为εi，无滞后现象;当σ保持不变时，ε亦保持不变 。然而实际情况并非这样简单 。即使在弹性範围内，应力应变除正比例关係外，尚有非正比例关係的情形存在，应力应变不再一一对应 。应力应变除瞬时关係外，尚有时效应，有滞后现象 。在弹性範围内，当应力保持σa不变时，应变不保持在εa值，而是随时间缓慢地增大;撤去应力时，应变也不立即为零，而是随时间缓慢地回到零 。胡克定律的推广作为描述弹性全过程的定律，胡克定律必须加以推广 。假设：(1)应变不仅与应力有关，且与加应力的速率有关;(2)应力不仅与应变有关，且与应变的速率有关 。ε=C1σ+C2σσ=C3ε+C4σC1、C2、C3、C4为常係数 。推广后的胡克定律为：C1σ+C2σ=C3ε+C4ε上式为一阶线性微分方程 。方程还可简化为：σ+τk·σ=MR(ε+τσ·ε)τk为恆应变下应力驰豫时间，τσ为恆应力下应变驰豫时间，MR为驰豫弹性模量，方程的解为运动方程 。设初始条件为：当t=0时，突然加应力σ0，并在整个过程中保持不变，t=0时，ε=εo，从而解得：ε(t)=M-1Rσo+(ε0-M-1Rσo)e-t/τσ胡克固体理想的完整固体结构理想的完整固体结构为：原子(离子)规则地在固体内沿三维空间均匀排列 。原(离)子既无热运动又无热振动，只在电磁力作用下静止在各自的位置上，彼此的间距为d 。当不受外力时，d保持不变 。其模拟模型是：取出一原(离子)O，以倔强係数均为K的弹簧与其邻近原(离)子相联 。加应力σ，电子云不适当的重迭或被拉开(视其受压或受张)，在电磁力下，立即发生与之单值对应16变ε 。σ越大(电子云重迭(拉开)越厉害)，则ε越大，二者成正比例关係(在弹性範围内) 。撤去应力σ，在电磁力下应变立即为零，无任何时间效应 。胡克定律正是在这种模型下得到的 。实际固体结构实际的固体，其结构并非理想化的完整，都存在着不同程度的缺陷 。原(离)子并不静止在自己的位置上，而是在一定温度下绕其平衡位置作热振动 。由于热涨落，有的原(离)子因获得较大能量而脱离平衡位置，填入空隙中，称为“间隙原子” 。原(离)子跑掉后，原来的位置便形成空位，称为“空穴” 。这种间隙原子、空穴的产生，使原来规则的排列出现了错位，造成固体内局部的畸变，产生缺陷 。这种间隙原子、空穴在固体中数量虽少，但却直接影响着弹性的性质 。应力、应变非单值关联的效应叫“滞弹性” 。影响滞弹性的因素较多，这里主要从力学的角度进行讨论 。在力学中，扩散应是其主要的过程 。由于缺陷，原来十分对称的电磁力受到一定的破坏 。不受外力时，间隙原(离)子、空穴作无规则的热运动 。由于向各方向运动的机率相等，固体没有形变 。加应力，并在整个过程中保持不变 。应变最初达ε0值，接着间隙原子、空穴便在外力作用下开始作定向运动 。间隙原子朝应力方向扩散，空穴则朝应力相反方向扩散 。当然，由于热运动，相反过程亦同时存在，但只要应力不变，在一定温度下达一平衡状态，产生形变ε 。除去应力(σ=0)，间隙原子、空穴的定向运动停止，热运动便固体恢复 。无论是加应力，还是除应力，其过程都是通过扩散来完成的，故有驰豫现象 。实际固体结构模型能圆满地解释弹性和滞弹性，即解释了弹性的全过程 。理想的固体结构过于简单，由此建立的胡克定律在解释弹性全过程时不可避免地要遇到困难 。由实际固体结构建立起的推广的胡克定律比较真实，能够解释弹性全过程 。弹性全过程的研究无论在理论上还是在实际套用中都有一定的意义 。特别是滞弹性的研究，可直接或间接探测物质的内部结构，为现代科学技术提供一定的依据 。