Paràmetres de Lamé

En elasticitat lineal, els paràmetres de Lamé són dues constants elàstiques que caracteritzen per complet el comportament elàstic d'un sòlid isòtrop per a petites deformacions, aquests dos paràmetres es designen com:

L'equació constitutiva d'un material elàstic lineal homogeni i isòtrop, anomenada llei de Hooke ve donada en 3D per l'expressió general:

σ = 2 μ ϵ + λ t r ( ϵ ) I {\displaystyle \sigma =2\mu \epsilon +\lambda tr(\epsilon )I}

on σ és la tensió, ε el tensor de deformació I {\displaystyle \scriptstyle I}  la matriu identitat i  t r ( ) {\displaystyle \scriptstyle \mathrm {tr} (\cdot )}  la funció traça.

El primer paràmetre λ no té una interpretació física directa o simple, però serveix per simplificar la matriu de rigidesa a la llei de Hooke. Els dos paràmetres junts constitueixen una parametrització del mòdul d'elasticitat per a medis isòtrops homogenis, i estan així relacionats amb els altres mòduls d'elasticitat.

Els paràmetres reben el seu nom en honor de Gabriel Lamé.

Referències

  • F. Kang, S. Zhong-Ci, Mathematical Theory of Elastic Structures, Springer New York, ISBN 0-387-51326-4, (1981)
  • G. Mavko, T. Mukerji, J. Dvorkin, The Rock Physics Handbook, Cambridge University Press (paperback), ISBN 0-521-54344-4, (2003)
  • Vegeu aquesta plantilla
Mòduls elàstics de materials homogenis isotròpics
Mòdul de compressibilitat ( K {\displaystyle K} ) • Mòdul d'elasticitat (mòdul de Young) ( E {\displaystyle E} ) • Primer paràmetre de Lamé ( λ {\displaystyle \lambda } ) • Mòdul de cisallament ( G {\displaystyle G} ) • Coeficient de Poisson ( ν {\displaystyle \nu } ) • Mòdul d'ona P ( M {\displaystyle M} )
Fórmules de conversió
Els materials elàstics lineals homogenis isotròpics tenen les seves propietats elàstiques determinades inequívocament per una parella qualsevol dels mòduls d'entre els següents; per tant, donats dos mòduls d'entre els següents, qualsevol dels altres pot ser calculat d'acord amb aquestes fórmules.
( λ , G ) {\displaystyle (\lambda ,\,G)} ( E , G ) {\displaystyle (E,\,G)} ( K , λ ) {\displaystyle (K,\,\lambda )} ( K , G ) {\displaystyle (K,\,G)} ( λ , ν ) {\displaystyle (\lambda ,\,\nu )} ( G , ν ) {\displaystyle (G,\,\nu )} ( E , ν ) {\displaystyle (E,\,\nu )} ( K , ν ) {\displaystyle (K,\,\nu )} ( K , E ) {\displaystyle (K,\,E)} ( M , G ) {\displaystyle (M,\,G)}
K = {\displaystyle K=\,} λ + 2 G 3 {\displaystyle \lambda +{\tfrac {2G}{3}}} E G 3 ( 3 G E ) {\displaystyle {\tfrac {EG}{3(3G-E)}}} λ ( 1 + ν ) 3 ν {\displaystyle {\tfrac {\lambda (1+\nu )}{3\nu }}} 2 G ( 1 + ν ) 3 ( 1 2 ν ) {\displaystyle {\tfrac {2G(1+\nu )}{3(1-2\nu )}}} E 3 ( 1 2 ν ) {\displaystyle {\tfrac {E}{3(1-2\nu )}}} M 4 G 3 {\displaystyle M-{\tfrac {4G}{3}}}
E = {\displaystyle E=\,} G ( 3 λ + 2 G ) λ + G {\displaystyle {\tfrac {G(3\lambda +2G)}{\lambda +G}}} 9 K ( K λ ) 3 K λ {\displaystyle {\tfrac {9K(K-\lambda )}{3K-\lambda }}} 9 K G 3 K + G {\displaystyle {\tfrac {9KG}{3K+G}}} λ ( 1 + ν ) ( 1 2 ν ) ν {\displaystyle {\tfrac {\lambda (1+\nu )(1-2\nu )}{\nu }}} 2 G ( 1 + ν ) {\displaystyle 2G(1+\nu )\,} 3 K ( 1 2 ν ) {\displaystyle 3K(1-2\nu )\,} G ( 3 M 4 G ) M G {\displaystyle {\tfrac {G(3M-4G)}{M-G}}}
λ = {\displaystyle \lambda =\,} G ( E 2 G ) 3 G E {\displaystyle {\tfrac {G(E-2G)}{3G-E}}} K 2 G 3 {\displaystyle K-{\tfrac {2G}{3}}} 2 G ν 1 2 ν {\displaystyle {\tfrac {2G\nu }{1-2\nu }}} E ν ( 1 + ν ) ( 1 2 ν ) {\displaystyle {\tfrac {E\nu }{(1+\nu )(1-2\nu )}}} 3 K ν 1 + ν {\displaystyle {\tfrac {3K\nu }{1+\nu }}} 3 K ( 3 K E ) 9 K E {\displaystyle {\tfrac {3K(3K-E)}{9K-E}}} M 2 G {\displaystyle M-2G\,}
G = {\displaystyle G=\,} 3 ( K λ ) 2 {\displaystyle {\tfrac {3(K-\lambda )}{2}}} λ ( 1 2 ν ) 2 ν {\displaystyle {\tfrac {\lambda (1-2\nu )}{2\nu }}} E 2 ( 1 + ν ) {\displaystyle {\tfrac {E}{2(1+\nu )}}} 3 K ( 1 2 ν ) 2 ( 1 + ν ) {\displaystyle {\tfrac {3K(1-2\nu )}{2(1+\nu )}}} 3 K E 9 K E {\displaystyle {\tfrac {3KE}{9K-E}}}
ν = {\displaystyle \nu =\,} λ 2 ( λ + G ) {\displaystyle {\tfrac {\lambda }{2(\lambda +G)}}} E 2 G 1 {\displaystyle {\tfrac {E}{2G}}-1} λ 3 K λ {\displaystyle {\tfrac {\lambda }{3K-\lambda }}} 3 K 2 G 2 ( 3 K + G ) {\displaystyle {\tfrac {3K-2G}{2(3K+G)}}} 3 K E 6 K {\displaystyle {\tfrac {3K-E}{6K}}} M 2 G 2 M 2 G {\displaystyle {\tfrac {M-2G}{2M-2G}}}
M = {\displaystyle M=\,} λ + 2 G {\displaystyle \lambda +2G\,} G ( 4 G E ) 3 G E {\displaystyle {\tfrac {G(4G-E)}{3G-E}}} 3 K 2 λ {\displaystyle 3K-2\lambda \,} K + 4 G 3 {\displaystyle K+{\tfrac {4G}{3}}} λ ( 1 ν ) ν {\displaystyle {\tfrac {\lambda (1-\nu )}{\nu }}} 2 G ( 1 ν ) 1 2 ν {\displaystyle {\tfrac {2G(1-\nu )}{1-2\nu }}} E ( 1 ν ) ( 1 + ν ) ( 1 2 ν ) {\displaystyle {\tfrac {E(1-\nu )}{(1+\nu )(1-2\nu )}}} 3 K ( 1 ν ) 1 + ν {\displaystyle {\tfrac {3K(1-\nu )}{1+\nu }}} 3 K ( 3 K + E ) 9 K E {\displaystyle {\tfrac {3K(3K+E)}{9K-E}}}