ច្បាប់ហ៊ូក: កន្សោម​តង់ស៊័រ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក

កន្សោម​តង់ស៊័រ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក

នៅ​ពេលធ្វើ​ការ​ក្នុង​សភាព​កុងត្រាំង 3D, គេ​ត្រូវ​តែ​កំណត់​តង់ស៊័រ​លំដាប់​ទី៤  () ដែល​មាន​កុំប៉ូសង់​ចំនួន​៨១ ដែល​ជា​មេគុណ​អេឡាស្ទិច, ដើម្បី​ភ្ជាប់​ទំនាក់ទំនង​រវាង​កុងត្រាំង​  (σ<sub>ij</sub>) និង ដេហ្វរម៉ាស្យុង  ()។

ដោយ​សរសេរ​ ជា​អនុគមន៍​នៃ​កុំប៉ូសង់​ក្នុង​តម្រុយ​កែង,  ទម្រង់​ទូទៅ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក អាច​សរសេរ​ជា  (ដោយ​ប្រើ​ទម្រង់​បូក​សន្មត​របស់​អាញស្តាញ)

តង់ស៊័រ  មាន​ឈ្មោះ​ថា តង់ស៊័រ​ stiffness ឬ តង់ស៊័រ​អេឡាស្ទីស៊ីតេ។  ដោយ​សារ​ភាព​ស៊ីមេទ្រី នៃ​តង់ស៊័រ​កុងត្រាំង, តង់ស៊័រ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង និង តង់ស៊័រ stiffness, នោះ គេ​មាន​មេគុណ​អេឡាស្ទិចឯករាជ្យ​ចំនួន​តែ ២១ តែ​ប៉ុណ្ណោះ។ ខ្នាត​របស់​កុងត្រាំង​ដូច​ខ្នាត​របស់​សម្ពាធ,  ដេហ្វរម៉ាស្យុង​គ្មាន​ខ្នាត  ដូច្នេះ មេគុណ  មាន​ខ្នាត​ដូច​សម្ពាធ​ដែរ​។

កន្សោម​ទូទៅ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក អាច​បញ្ច្រាស​ទាញ​រក​ដេហ្វរម៉ាស្យុង​ជា​អនុគមន៍​នៃ​កុងត្រាំង​បាន និង កំណត់​ដោយ ៖

តង់ស៊័រ  ហៅថា compliance tensor។

សម្ភារៈ​អ៊ីសូត្រូប
សម្ភារៈ​អ៊ីសូត្រូប​មាន​លក្ខណៈ​ពិសេស​ត្រង់​មិន​អាស្រ័យ​នឹង​ទិសក្នុង​លំហ។ ដូច្នេះ​ សមីការ​រូប​សម្រាប់​សម្ភារៈ​អ៊ីសូត្រូប ក៏​ត្រូវ​តែ​មិន​អាស្រ័យ​នឹង​ប្រព័ន្ធ​អ័ក្ស​ ដែរ។ តង់ស៊័រ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង​មាន​ភាព​ស៊ីមេទ្រី។ ដោយ Trace របស់​គ្រប់​តង់ស៊័រ​​ទាំង​អស់​មិន​អាស្រ័យ​នឹង​ប្រព័ន្ធ​តម្រុយ  ដូច្នេះ​ការ​សរសេរ​តង់ស៊័រ​ស៊ីមេទ្រី​មួយ​ដែល​មិន​អាស្រ័យ​នឹង​ប្រព័ន្ធ​អ័ក្ស​ គេ​គួរ​តែ​សរសេរ​ជា​អនុគមន៍​នៃ​ផលបូក​នៃ​តង់ស៊័រ​ថេរ និង តង់ស៊័រ​មាន​ Trace ស្មើ​សូន្យ។ ដូច្នេះ៖

ដែល  ជា​ សញ្ញា​ Kronecker។

តួ​ទី​មួយ​នៃ​អង្គ​ខាង​ស្ដាំ ជា​តង់ស៊័រ​ថេរ  ដែល​គេ​ហៅ​ថា តង់ស៊័រ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង​មាឌ  និង តួ​ទី​ពីរ ជា​តង់ស៊័រ​ស៊ីមេទ្រី​ មាន​ Trace ស្មើ​សូន្យ  ដែល​គេ​ហៅ​ថា តង់ស៊័រ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង​លំងាក  ឬ តង់ស៊័រ​កាត់​។

ទម្រង់​ទូទៅ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក សម្រាប់​សម្ភារៈ​អ៊ីសូត្រូប ជា​បន្សំ​លីនេអ៊ែរ​នៃ​តង់ស៊័រ​ទាំង​ពីរ ៖

ដែល K ជា​ ម៉ូឌុល​ bulk និង G ជា​ ម៉ូឌុល​កាត់​ ។ ទម្រង់​នេះ​អាច​សម្រួល​មក​ជា ៖

ដែល៖
-    = កុងត្រាំង 
-    = ម៉ូឌុលយ៉ាំង (Young)
-    = មេគុណ Poisson 

ទំរង់បញ្ចេញរបស់ច្បាប់នេះគឺៈ

ក្រោម​ទម្រង់​ម៉ាទ្រីស ច្បាប់​ហ៊ូក​សម្រាប់​សម្ភារៈ​អ៊ីសូត្រូប​អាច​សរសេរ​ជា ៖

ដែល  ជា​ ដេហ្វរម៉ាស្យុង​កាត់​វិស្វកម្ម។  ទម្រង់​ច្រាស​អាច​សរសេរ​ជា
 

ដោយ​ប្រើ​ថេរ ឡាមេ (Lamé)  និង  , ទម្រង់​នេះ​អាច​សម្រួល​ទៅ​ជា

ច្បាប់​ហ៊ូក​សម្រាប់​សភាព​ប្លង់​នៃ​កុងត្រាំង​
ក្នុង​លក្ខខណ្ឌ​សភាព​ប្លង់​នៃ​កុងត្រាំង យើង​មាន ។  ក្នុង​ករណី​នេះ ច្បាប់​ហ៊ូក​ មាន​រាង

ទម្រង់​ច្រាស​ អាច​សរសេរ​ជា

សម្ភារៈ​អានីសូត្រូប

ដោយ​សារ​ភាព​ស៊ីមេទ្រី នៃ​កុងត្រាំង​កូស៊ី () និង​ទម្រង់​ទូទៅ​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក () យើង​ទាញ​បាន​ថា ។ ដូចគ្នា ភាព​ស៊ីមេទ្រី​នៃ តង់ស៊័រ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង​អតិសុខុម នាំ​ឱ្យ ។  ភាព​ស៊ីមេទ្រី​ទាំង​នេះ មាន​ឈ្មោះ​ថា ស៊ីមេទ្រី​តូច នៃ​ តង់ស៊័រ​ stiffness () ។

ជាង​នេះ​ទៅ​ទៀត ដោយ​សារ​ក្រាដ្យង់បំលាស់ទី និង កុងត្រាំង​កូស៊ី ជា​កម្មន្តឆ្លាស់  នោះ​ទំនាក់ទំនង​កុងត្រាំង​ដេហ្វរម៉ាស្យុង អាច​កំណត់​ចេញ​ពី​អនុគមន៍​ដង់ស៊ីតេ​ដេហ្វរម៉ាស្យុង (), ដូច្នេះ

ដោយ​សារ​លំដាប់លំដោយ​នៃ​ការ​ដេរីវេ​​គ្មាន​ភាព​​សំខាន់  នោះ  ។ លក្ខណៈ​នេះ​ហៅ​ថា ស៊ីមេទ្រី​ធំ នៃ​តង់ស៊័រ stiffness tensor ។ ស៊ីមេទ្រី​ធំ និង ស៊ីមេទ្រី​តូច បង្ហាញ​ថា ម៉ាទ្រីស stiffness មាន​កុំប៉ូសង់​ដាច់​គ្នា​ ចំនួន​តែ​ ២១ តែ​ប៉ុណ្ណោះ។

 ទម្រង់​ម៉ាទ្រីស នៃ​តង់ស៊័រ Stiffness 

ជាទូទៅ គេតែង​​តែ​សរសេរ​ទម្រង់​អានីសូត្រូប​នៃ​ច្បាប់​ហ៊ូក ក្រោម​ទម្រង់​ម៉ាទ្រីស  ដែល​គេ​ហៅ​ថា ទម្រង់ Voigt ។ ដើម្បី​សរសេរ​ជា​ទម្រង់​ម៉ាទ្រីស  គេទាញ​យក​ប្រយោជន៍ពី​ភាព​ស៊ីមេទ្រី​របស់​តង់ស៊័រ​កុងត្រាំង និង ដេហ្វរម៉ាស្យុង ហើយ​សរសេរ​ពួក​វា​ជា​វ៉ិចទ័រ​មាន​ ៦ កុំប៉ូសង់​ ក្នុង​ប្រព័ន្ធ​តម្រុយ​កែង() ជា 

ដូច្នេះ តង់ស៊័រ​ stiffness () អាច​សរសេរ​ជា

និង​ច្បាប់ហ៊ូក សរសេរ​ជា

ឬ

ស្រដៀង​គ្នា​ដែរ តង់ស៊័រ compliance () អាច​សរសេរ​ជា