हाइपोलेस्टिक सामग्री

सातत्य यांत्रिकी में, एक हाइपोलेस्टिक सामग्री एक लोच (भौतिकी) सामग्री है जिसमें रैखिक मामले को छोड़कर सीमित तनाव सिद्धांत उपायों से स्वतंत्र एक संवैधानिक मॉडल है। हाइपोइलास्टिक सामग्री मॉडल हाइपरलास्टिक सामग्री मॉडल (या मानक लोच मॉडल) से अलग हैं, विशेष परिस्थितियों को छोड़कर, वे एक तनाव ऊर्जा घनत्व समारोह से प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं।

सिंहावलोकन

एक हाइपोलेस्टिक सामग्री को कठोर रूप से एक के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसे निम्नलिखित दो मानदंडों को संतुष्ट करने वाले एक संवैधानिक समीकरण का उपयोग करके तैयार किया गया है:

1. कॉची तनाव ${\boldsymbol {\sigma }}$ समय पर $t$ केवल उस क्रम पर निर्भर करता है जिसमें शरीर ने अपने पिछले विन्यासों पर कब्जा कर लिया है, लेकिन उस समय की दर पर नहीं जिस पर इन पिछले विन्यासों का पता लगाया गया था। एक विशेष मामले के रूप में, इस मानदंड में एक कॉची लोचदार सामग्री शामिल है, जिसके लिए वर्तमान तनाव पिछले कॉन्फ़िगरेशन के इतिहास के बजाय केवल वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है।
2. एक टेंसर-वैल्यू फंक्शन है $G$ ऐसा है कि
   $${\dot {\boldsymbol {\sigma }}}=G({\boldsymbol {\sigma }},{\boldsymbol {L}})\,,$$
   जिसमें ${\dot {\boldsymbol {\sigma }}}$ कौशी तनाव टेन्सर की भौतिक दर है, और ${\boldsymbol {L}}$ स्थानिक वेग ढाल टेन्सर है।

यदि केवल इन दो मूल मानदंडों का उपयोग हाइपोलेस्टिकिटी को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, तो अति लोच को एक विशेष मामले के रूप में शामिल किया जाएगा, जो कुछ संवैधानिक मॉडलर्स को एक तीसरी कसौटी जोड़ने के लिए प्रेरित करता है, जिसके लिए विशेष रूप से हाइपोलेस्टिक मॉडल को हाइपरलास्टिक नहीं होने की आवश्यकता होती है (यानी, हाइपोलेस्टिकिटी का अर्थ है कि तनाव है ऊर्जा क्षमता से व्युत्पन्न नहीं)। यदि यह तीसरा मानदंड अपनाया जाता है, तो यह इस प्रकार है कि एक हाइपोलेस्टिक सामग्री गैर-रूढ़िवादी एडियाबेटिक लोडिंग पथ को स्वीकार कर सकती है जो समान विरूपण ढाल के साथ शुरू और समाप्त होती है लेकिन एक ही आंतरिक ऊर्जा पर शुरू और समाप्त नहीं होती है।

ध्यान दें कि दूसरी कसौटी के लिए केवल उस फ़ंक्शन की आवश्यकता होती है $G$ मौजूद। जैसा कि नीचे बताया गया है, हाइपोलेस्टिक मॉडल के विशिष्ट फॉर्मूलेशन आमतौर पर एक तथाकथित उद्देश्य तनाव दर को नियोजित करते हैं ताकि $G$ कार्य केवल निहित रूप से मौजूद है।

हाइपोलेस्टिक सामग्री मॉडल अक्सर रूप लेते हैं

$${\overset {\circ }{\boldsymbol {\tau }}}={\mathsf {M}}:{\boldsymbol {d}}$$

कहाँ ${\overset {\circ }{\boldsymbol {\tau }}}$ किरचॉफ तनाव की एक वस्तुनिष्ठ दर है (${\boldsymbol {\tau }}:=J{\boldsymbol {\sigma }}$), ${\textstyle {\boldsymbol {d}}:=\left[{\frac {1}{2}}({\boldsymbol {L}}+{\boldsymbol {L}}^{T})\right]}$ परिमित तनाव सिद्धांत है, और ${\mathsf {M}}$ तथाकथित लोचदार स्पर्शरेखा कठोरता टेंसर है, जो तनाव के साथ ही बदलती है और इसे भौतिक संपत्ति टेंसर माना जाता है। हाइपरलास्टिकिटी में, टेंगेंट कठोरता आम तौर पर अनिसोट्रॉपिक सामग्री फाइबर दिशाओं के विरूपण और घूर्णन के लिए उचित रूप से खाते के लिए विरूपण ढाल पर निर्भर करती है।

हाइपोलेस्टिसिटी और ऑब्जेक्टिव स्ट्रेस रेट्स

ठोस यांत्रिकी की कई व्यावहारिक समस्याओं में, छोटे (या रेखीयकृत) तनाव टेन्सर द्वारा सामग्री विरूपण को चिह्नित करने के लिए पर्याप्त है

$$\varepsilon _{ij}={\frac {1}{2}}(u_{i,j}+u_{j,i})$$

कहाँ $u_{i}$ सातत्य बिंदुओं के विस्थापन के घटक हैं, सबस्क्रिप्ट कार्टेशियन निर्देशांक को संदर्भित करते हैं $x_{i}$ $(i=1,2,3)$, और अल्पविराम से पहले सबस्क्रिप्ट आंशिक डेरिवेटिव को दर्शाता है (उदाहरण के लिए, $u_{i,j}=\partial u_{i}/\partial x_{j}$). लेकिन ऐसी भी कई समस्याएं हैं जहां तनाव की सूक्ष्मता को ध्यान में रखा जाना चाहिए। ये दो प्रकार के होते हैं:

1. एक संभावित ऊर्जा रखने वाले बड़े अरैखिक लोचदार विरूपण, $W({\boldsymbol {F}})$ (प्रदर्शित, उदाहरण के लिए, रबर द्वारा), जिसमें तनाव टेंसर घटकों को आंशिक डेरिवेटिव के रूप में प्राप्त किया जाता है $W$ परिमित तनाव टेंसर घटकों के संबंध में; और
2. बेलोचदार विकृति जिसमें कोई क्षमता नहीं है, जिसमें तनाव-तनाव संबंध को वृद्धिशील रूप से परिभाषित किया गया है।

पूर्व प्रकार में, परिमित विकृति सिद्धांत पर लेख में वर्णित कुल विकृति सूत्रीकरण उपयुक्त है। बाद के प्रकार में एक वृद्धिशील (या दर) सूत्रीकरण आवश्यक है और इसे अद्यतन लैग्रैंगियन प्रक्रिया का उपयोग करके परिमित तत्व कंप्यूटर प्रोग्राम के प्रत्येक लोड या समय चरण में उपयोग किया जाना चाहिए। परिमित तनाव माप और तनाव दर के लक्षण वर्णन में स्वतंत्रता के कारण क्षमता की अनुपस्थिति जटिल प्रश्न उठाती है।

पर्याप्त रूप से छोटे लोडिंग चरण (या वेतन वृद्धि) के लिए, परिमित तनाव सिद्धांत (या वेग तनाव) का उपयोग किया जा सकता है।

$$d_{ij}={\dot {\varepsilon }}_{ij}={\frac {1}{2}}(v_{i,j}+v_{j,i})$$

या वृद्धि

$$\Delta \varepsilon _{ij}={\dot {\varepsilon }}_{ij}\Delta t=d_{ij}\Delta t$$

चरण में प्रारंभिक (तनावग्रस्त और विकृत) स्थिति से रैखिक तनाव वृद्धि का प्रतिनिधित्व करना। यहाँ सुपीरियर डॉट सामग्री समय व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है ($\partial /\partial t$ किसी दिए गए भौतिक कण के बाद), $\Delta$ कदम पर एक छोटे से वेतन वृद्धि को दर्शाता है, $t$ = समय, और $v_{i}={\dot {u}}_{i}$ = सामग्री बिंदु वेग या विस्थापन दर।

हालांकि, कॉची तनाव टेन्सर | कॉशी (या ट्रू) स्ट्रेस के समय व्युत्पन्न का उपयोग करना भौतिक वस्तुनिष्ठता नहीं होगा $\sigma _{ij}$. यह तनाव, जो एक छोटे भौतिक तत्व पर बलों का वर्णन करता है, जिसे वर्तमान में विकृत रूप से सामग्री से बाहर निकालने की कल्पना की जाती है, यह वस्तुनिष्ठ नहीं है क्योंकि यह सामग्री के कठोर शरीर के घुमावों के साथ भिन्न होता है। सामग्री बिंदुओं को उनके प्रारंभिक निर्देशांक द्वारा वर्णित किया जाना चाहिए $X_{i}$ (लैग्रेंजियन कहा जाता है) क्योंकि विभिन्न भौतिक कण उस तत्व में समाहित होते हैं जो वृद्धिशील विरूपण से पहले और बाद में (उसी स्थान पर) कट जाता है।

नतीजतन, तथाकथित उद्देश्य तनाव दरों को पेश करना आवश्यक है ${\hat {\sigma }}_{ij}$, या इसी वेतन वृद्धि $\Delta \sigma _{ij}={\hat {\sigma }}_{ij}\Delta t$. के लिए वस्तुनिष्ठता आवश्यक है ${\hat {\sigma }}_{ij}$ कार्यात्मक रूप से तत्व विरूपण से संबंधित होना। इसका मतलब है कि ${\hat {\sigma }}_{ij}$ परिवर्तनों (विशेष रूप से घूर्णन) के समन्वय के संबंध में अपरिवर्तनीय होना चाहिए और उसी भौतिक तत्व की स्थिति को चिह्नित करना चाहिए क्योंकि यह विकृत हो जाता है।

यह भी देखें

• तनाव के उपाय
• हाइपरलास्टिक सामग्री
• उद्देश्य तनाव दर
• भौतिक वस्तुनिष्ठता का सिद्धांत
• परिमित तनाव सिद्धांत
• इनफिनिटिमल स्ट्रेन थ्योरी

ग्रन्थसूची

• Truesdell, Clifford (1963), "Remarks on hypo-elasticity", Journal of Research of the National Bureau of Standards Section B, 67B (3): 141–143