จลศาสตร์และการเสียรูปของวัสดุ

Abstract

          ด้วยแนวคิดทางกลศาสตร์ความต่อเนื่อง (Continuum mechanics) ที่ว่าเราจะไม่มองสสารในระดับอะตอมแต่จะมองสสารที่เป็นกลุ่มก้อนของวัสดุ ดังนั้น การศึกษากระบวนการเสียรูปของวัสดุ (เนื่องจากแรงภายนอกมากระทำ) เป็นวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่ถูกนำมาใช้งานทางด้านวัสดุวิศวกรรมและวิศวกรรมเครื่องกลและเคมี เนื่องจากแรงจากภายนอกมากระทำจะทำให้เกิดการเสียรูปเชิงเส้น (Linear deformation) การเสียรูปเชิงมุม (Angular deformation) การเคลื่อนที่ (Linear translation) และการหมุน (Rotation) ไปพร้อม ๆ กัน ในบทความนี้อธิบายถึงการสืบหาการเสียรูปของวัสดุไปข้างหน้าที่เวลาปัจจุบัน t ใด ๆ โดยอ้างอิงกับรูปทรงที่เวลาเริ่มต้น t = t0 = 0 ที่ใช้กับวัตถุแข็งเกร็ง (Rigid body) ของแข็งยืดหยุ่น (Elastic solid) วัสดุไฮเปอร์อิลาสติก (Hyperelastic material) หรือวัสดุหนืดยืดหยุ่น (Viscoelastic material) เมื่อเทนเซอร์เกรเดียนต์การเสียรูป F สามารถแยกตัวประกอบออกเป็นการเสียรูปจากการยืด ( U หรือ V ) และการเสียรูปจากการหมุน R ได้ในตอนท้ายของบทความได้มีการพูดถึงอัตราการเสียรูปของวัสดุซึ่งโดยมากจะมีผลกับวัสดุที่เป็นของเหลว แต่จะไม่ส่งผลต่อการเสียรูปของวัตถุแข็งเกร็ง            Continuum mechanics is an applied science with the wide applications in material, mechanical and chemical engineering. Kinematics is a science study of material deformations (from external forces) and movements. Those deformations are comprised of linear and angular deformations while movements come from translations and rotations. This article presents the procedures of determining the material deformation at current time t from the undeformed shape at initial time t0 = 0. This technique is commonly used in rigid bodies, elastic solids, hyperelastic materials, including viscoelastic materials. The deformation gradient tensor F can be decomposed to right stretch tensor U (or left stretch tensor V) and rotation tensor R. The rate of deformation has the more profound effects in liquids than in solids.