一种变形与其控制因素之间关系规律研究的新方法与流程

本发明涉及一种变形与其控制因素之间关系规律研究的新方法，尤其涉及一种内应力与内应变之间关系统一规律的研究方法，其属于物理学、工程力学、材料力学基础理论及其应用技术研究领域。

背景技术：

目前，国内外关于作用与变形之间规律研究的理论基础主要以应力-应变理论为代表的应用力学基础理论。这些应用力学基础理论存在严重的科学缺陷。如应力-应变理论，具有很大片面性甚至错误性缺陷，根本不能正确表达应力与应变之间到底存在怎样一种客观统一关系规律，根本不能正确表达作用与变形之间的统一规律。作用与变形之间的关系涉及物质、空间、时间、物体、作用现象、变形现象、运动变化现象之间的统一关系规律，还涉及作用现象和变化现象之间的对立统一规律问题，但应力-应变理论不包含这些统一和对立统一关系规律。应力-应变理论掩盖了许多关于作用与变形之间的客观统一关系规律，构成了阻碍人们正确解决实际问题的重大思想障碍，并且确定了一种解决变形问题的错误方法，构成了阻止人们选择解决实际变形问题正确方法的行为障碍，在很多实际问题解决中没有适用价值。

技术实现要素：

本发明针对传统力学的应力-应变理论掩盖了许多关于作用与变形之间的客观统一关系规律、构成阻碍人们正确解决实际问题的思想与方法障碍的缺陷，提供一种内应力和内应变与外应力和外应变之间关系规律研究的新方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1、对向挤压条件下材料变形规律的研究方法

对向挤压变形以变形试件的中心为核心产生。变形试件中只有中心点为不变点，没有位移，其它各点都有变形位移，并且，位于不同位置处的各个点的变形位移都不相同，但都是按照一定规律分布的,如图1所示。

压缩作用条件下都有哪些规律？这里结合图例进行一一说明如下：

1.1、压缩位移规律

如图1-1所示，在压缩作用下，变形体产生的最大压缩位移为

式中，xmax表示变形体的最大压缩位移量；epm表示变形体的最大压缩虚度；σ表示外作用压缩应力，σ＝f1/s，s表示压缩作用力的作用面面积；ρ表示产生应力的作用质量，ρ＝m/s；m表示产生作用力f1的作用体的质量。

压缩虚度epm是压缩变形体内的最大压缩虚度值，它与力学的压应变的概念相当，即

式中，ε表示力学中的压应变。

通过理论研究和反复实验证明，介于压缩作用面中心点与变形体中心点之间之间的各点，其压缩虚度与点p的压缩虚度之间的关系式为

式中，ep表示位于变形体纵向中心线上、介于压缩作用面与变形体的中间横断面之间的线段即po线段上任意受作用点的压缩虚度；epm表示变形体的最大压缩虚度即作用点p的压缩虚度；l表示试件的原有长度；l表示变形体纵向中心线上任意一点即po线段上任意一点与压缩作用面中心点即p点之间的距离。其中，比值2l/l被叫做抗压缩性质的位置变化系数，记为αp，即

从作用面中心点即从p点向变形体中心点即o点传递，压缩应力σ中的虚应力由σf＝epmσ变为

在中心线上即在po线段上的任意点的压缩位移量为

式中，x表示任意点的压缩位移量。当l＝0时，变形点的压缩位移取得最大值，相应，压缩虚度取得最大值；当l＝l/2时，压缩位移取得最小值，相应，压缩虚度取得最小值。

在作用面与变形体中间横断面之间，即在p点与o点之间，位于中心线即位于po线段周围的各个试件内部受作用点，其压缩变形量可以根据式6进行计算分析。即，介于过质心的横断面与外作用断面之间，试件内部任意点的压缩位移量是

研究压缩变形，可以不考虑对向挤压作用，但必须考虑过试件质心的横断面两侧区域各自的压缩变形情况。在过试件质心的横断面右侧，即，介于o点与q点之间，试件内部任意受作用点的压缩位移量为

式中，l′表示试件内任意受作用和位移点与对向挤压作用面即q点所在的外作用面之间的垂直距离。由于对向挤压力大小相等、方向相反，所以，作用于p点的应力与作用于q点的应力也大小相等、方向相反。

1.2、拉伸位移规律

在压缩作用控制下，在垂直于压缩作用方向上，试件产生拉伸变形或膨胀变形。最大拉伸位移点位于过质心的横断面与试件侧面的交线上，最小拉伸位移点位于试件质心。试件中内应力作用点的可拉伸性质度量值被称为拉伸虚度。拉伸虚度、应力、拉伸位移三者之间的关系式为

式中，y表示拉伸位移；el表示应力作用点的拉伸虚度；σ表示拉伸应力；ρ表示产生应力的质量。

如图2-1和图2-2所示，试件是圆柱形的，垂直于外力作用方向线且过试件质心的横断面的半径是r，在过试件质心的横断面上的任意受拉伸应力作用点g与试件质心o之间的距离为b，那么，该任意点的拉伸虚度为

式中，ely表示垂直于外力且过质心的横断面上任意受作用点的拉伸虚度；elm表示试件中的最大拉伸虚度，

ymax表示变形试件体内的最大拉伸位移；b表示位移点g与质心点o之间的距离。比值b/r被称最大垂向拉伸断面上拉伸虚度随位置变化而变化的变化系数，即

在作用方向上，拉伸虚度也随着内应力作用点与外力作用面之间的距离变化而变化，其变化规律由公式

确定。式中，l表示试件的原有长度；l表示拉伸位移点与外力作用面之间的距离。

试件内任意点的拉伸虚度为

试件内部任意点的拉伸位移为

1.3、剪切变形和作用规律

根据对图3-1所示的剪切作用与剪切变形关系规律分析和对图3-2所示变形体内剪切应变分布规律分析得知，在压缩作用条件下，变形体内任意质点的拉伸位移与压缩位移的合成量等于该质点的实际位移；该质点所接受的拉伸应力与压缩应力的合量等于该质点接受的合应力。根据以上讨论，控制试件内部任意点产生压缩位移的虚应力是

控制任意点产生拉伸变形的虚应力是

这两个虚应力都作用于同一个内部变形点，并且，两者相互垂直。因此，这两个虚应力合量的大小为

式中，ρ表示试件内任意内变点的质量；a表示任意内变ρ的位移加速度总量。σf是控制试件内部任意点位移的虚应力合量。σf在剪切变形方向上的分量为

式中，表示σf的方向线与剪切方向线之间的夹角。在垂直于剪切方向上的相邻两个质点的虚应力的分量之向量差等于在它们之间产生剪切变形的相对剪切虚应力。如果将相邻两点的虚应力分量分别记为σf1i和σf1(i+1)，那么，它们之间的剪切虚应力为

剪切点的剪切位移为

式中，σfi和σf1(i+1)表示相邻两点的虚应力分量，表示σf1i的方向线与剪切应力lτ方向线之间的夹角；表示σf1(i+1)的方向线与剪切应力lτ方向线之间的夹角。可见，剪切只是一种变形体内的质点关系变化现象。在对向相等的压缩作用条件下，物体变形主要表现为物体内受作用点相对于质心的位移或关系变化现象。

1.4、张裂变形和作用规律

在等力对压作用控制下，在受压缩试件中的张裂变形轨迹由拉伸应力和材料的可变形性质两种因素控制。根据上述式11，控制压缩变形试件体内任意点的拉伸应力中的虚应力为

在拉伸作用方向线上，控制任意两质点之间分裂的虚应力等于两质点虚应力之向量差。即，假设两质点各自的虚应力分别为σfyj和σfy(j+1)，那么，两质点之间的分裂位移与差量

δσfy＝σfy(j+1)-σfyj16

直接相关。即任意两质点之间的分裂位移即距离增量为

这个分裂位移构成了张裂变形量。

可见，在过质心、垂直于压缩作用方向线的切面上，位于质心同侧的两个质点，在作用控制下的分裂位移较小，但初始距离越远，分裂应力差越大，分裂位移越大；位于质心两侧的两个质点之间的分裂位移较大，并且，它们的初始距离越大，它们之间的分裂位移就越大。

1.5、不等力压缩或拉伸作用条件下的变形研究

圆柱形试件在垂直向下的单向压缩作用控制下变形，其变形特征类似于等力对压条件下的变形特征。其原因在于：在该受压条件下，受压试件所受的垂向压力与对向阻力只差一个常量，该常量为c＝mg，式中，m表示试件的质量，g表示重力加速度。所以，压缩变形量除了具备等力对压下的压缩变形特征外，整体还产生位移，其位移量等于压缩变形总量的一半，其它变形规律与等力对压下的变性规律相同，如图4所示。

根据这个压缩变形示例可以了解到：变形体整体的位移等于它的质心位移，其它点的位移减去质心的位移等于其它点的变形位移。控制整体位移的作用力等于对向两个挤压作用力之向量和。在压缩作用条件下，变形体内的压缩与拉伸变形围绕质心形成规律，反映出变形体内受作用和变化自成体系的特性。

杆状物体，一端垂直放在地面上的刚性平面物体上，另一端垂直施压，令其产生压缩变形，其变形规律与等力对压套件下产生的压缩规律相似，差别只是：它接收压力的一端产生压缩位移，另一端不出现压缩位移量，其它变形特性与等力对压条件下的变形特征相同。它之所以出现这一变形特征，也是取决于它整体接受重力作用，从而使垂直向上的压缩位移被消除。由于它相对于其质心的变形特征与等力对压条件下的变形特征相同，所以，可以根据前面给出的等力对压变形研究方法来加以研究。作用与变形间的关系规律具有普遍性，如图5所示。

1.6、作用中心与变形中心

当物体表面有多点受作用时，受作用物体内的应力由各个受力点应力分配、传递、合成而成，而且，在受作用物体内常常能够合成一个作用中心和变形中心。例如，球体受聚向作用，其作用应力分布在球体表面，应力的作用方向均指向球心，这就形成了以球心为中心的受作用中心和变形中心。假设球面上的应力为σ0，那么，球体内部的内应力为

式中，σ0表示球体表面接受的作用应力；σ表示球体内部任意一点接受的作用应力；r0表示球体的半径；r表示球体内部受作用球面的半径。球体内任意一点的应变为

式中，ε表示内应变，是指在内应力σ控制下内变点的位移量，与力学中的应变概念完全不同，力学的应变是常量；e表示变形体内任意应变点的虚度，即可变形、可位移程度的特征指数，是一种随着应变点位置变化而变化的变参数。

对向挤压作用的作用应力分布在两个受作用面上，如图5所示。对向挤压下也能在受作用体内自然生成受作用中心和变形中心，也叫应力和应变中心，差别只是对向挤压下存在两种绝缘不同的区域：压缩区域和剪出区域，但压缩区和剪出区都围绕变体中心分配内应力和内应变。

对向挤压条件下，变形体的内应变与内应力之间的关系式也为

其内部变形规律的差别仅由表达内应变性质特征的虚度参数来显示。

2、利用波动规律研究变形的方法

作用导致生成的波动在受作用体内从一个作用面传递动另一个作用面，从而导致了变形是从一个波前面到另一个波前面依次生成的规律形成。由于波前面上不同位置处受作用点接受的传递应力不同，所以，波前面上不同点的变形也不相同。波前面上点的变形实际上就是力学定义的应变。但是，力学中的应变仅指压缩量或伸长量与原有长度之比值。但根据新理论，作用力在物体内的传递与分配遵守传递分配的自然规律，应力并不能等于力与长度之比，所以，力学定义的内应力概念与实际不符，力学定义的内应变在客观上也是不存在的。

作用力的传递遵守特有的规律。一般来说，对于质量较小、不变形的刚体来说，它能够在极短的瞬间将作用力从它接受作用的一点等量到另一点。只要不变形，不受阻碍，刚体能等量传递作用力，这一规律一直被人们在自觉不自觉地利用着。如果传递作用的物体属于变形体，在传递作用中能够发生变形，那么，它就不能将它接受的作用力在瞬间传递到一点，而要将作用力通过波动形式从一个、一个波动面逐渐向前传递。波前面能够等量接受作用力，但是，波前面会按照作用力的分解规律，将它接受的作用力分配给波前面上的每一个点。如果波前面较大，那么，分配在波前面上各点的作用力分量即应力就就很小；如果波前面变得很小，那么，分配给这个小波前面上各点的应力就很大。应力的大小决定了在它控制下产生的变形即内应变的大小。因此，认为压缩量与原长度的比值就等于内应变的力学观点是不正确的。

2.1、点作用下的波动与变形规律研究方法

作用力作用在无限大物体的表面上一点o处，该作用力以波动的传递方式以作用点o为波源在受作用物体内从一个波前面向另一个波前面传递，如图6所示。由于作用力f在o点处对物体的多方向产生作用，从而使f被分解为多个方向的作用应力，即，在o点处，f在任意方向上的应力分量为

式中，f表示作用于o点的作用力；σi表示作用力f在o点处产生的任意方向的应力分量；θi表示应力分量σi与作用力f的方向之间的夹角。当θi＝0时，应力为

σm为作用于o点的最大应力，它的方向与f的方向一致。应力在物体内逐渐向前传递，便产生了一个又一个传递作用的受作用面。随着作用力传递距离的增大，传递作用的受作用面面积不断增大。

如图6所示，如果作用点o的半径为r0，波前球面半径为r，那么，在任意一个应力分量的作用方向上，作用于o点的力与传递到波前面上任意点的应力分量之间的关系式为

式中，σji表示第j个波前面上第i个点接受的外作用应力；θji表示应力分量σji与作用力f的方向之间的夹角。

这种应力分配与传递规律直接控制受作用物体内部的波动规律和内应变分配规律。内应变即内应力控制产生的变形位移为

式中，σi表示变形体内任意点的应变；li代表内应力作用点的线性位移，即变形量；ei是内应力作用点的可变形性质度量值；v0代表内应力作用点的初始位移速度；f代表作用于o点的外力；ρ代表应力作用点的受作用质量；t代表作用和变形时间；x代表内应力作用点所在波前面与作用点o之间的最大距离；u代表波速和内应力的传递速度。

当外作用量是瞬间产生的冲击作用量，那么，物体内部就以波动形式变化；如果外作用属于静力方式作用，那么，物体内部就以缓慢变形形式变化。波动与变形的规律是相同的。

2.2、一个端点接受作用条件下，杆状物体内部的波动变形规律

如图7所示，作用力作用于杆状物体上一端断面的中点o处，在o点处作用力也被分解为多方向的辐射状应力，其任意应力分量也为

杆状物体是有边界的。当应力传递到某个边界点时，该应力便因为前方不存在传递应力的物质而终止在前方的继续传递。在杆状物体内，作用量也是通过波前面逐一向前传递的，但是，杆状物体内传递作用的波前面面积大部分都不是完整的球面面积，而是球面的一个小小的部分，如图7所示。因此，在杆状物体内传递的应力并不随传递距离增大而减小。假设o点处的外作用面面积为s0＝1，杆状物体内任意传递作用的球截面为sj，那么，分布在球截面sj上任意一点的应力为

因此，杆状物体内任意应力产生的应变为

式中，sj表示杆状物体内任意传递作用的球截面，eji表示杆状物体内第j个波前面上第i个应力作用点的虚度；f表示外力；θji表示该应力作用点与外力f之间的夹角；lji表示该应力作用点的位移，等于该点的应变。可见，杆状物能将作用量集中传递到远处，但杆状物在传递作用时也相对容易变形。

2.3、对向挤压或拉伸作用条件下，杆状物体内部的波动变形规律

如图8所示，对向挤压下，分别作用于两端的作用力形成的应力，分别从两端开始从一个波前面传递到另一个波前面。各个波前面都是以图中虚线所示球面切割杆状物生成的切面。波前面与其生成的作用点之间的距离越远，波前面面积越小。杆状物体内的任意点分别接受来自两个方向传递而来的应力分量，应力分量的大小取决于它的位置。

来自相对作用的两个力产生的应力分量作用于杆状物体内部任意一点，合成一个控制该点运行的驱动应力。如图9-1所示，位于杆状物体中间横截面上的点接受两个外作用力的应力分量的合成量垂直于杆状物的长轴，其它点的合成应力方向偏离。由于在杆状物中心处内应力最大，所以，在对向挤压下，杆状物中间的膨胀变形量最大；在拉伸作用条件下，杆状物中间的缩颈变形量最大。这是根据力学应力-应变理论无法解析的现象。

图9-2中的波前面1和波前面2分别由左右两端的两个外作用产生。

如果将对向作用力对杆状物体内部任意质点产生的作用力分别记为σji和σ′ji，那么，杆状物体内部任意质点接受的和作用应力

式中，sj和sj′表示内应力作用点所在的、分别传递对向两个作用的波前面面积。

杆状物体内部任意应力作用点的变形位移即应变是

式中，e表示杆状物体内任意点的虚度即可位移特性参数。

对向挤压和对向拉伸作用和变形都遵守杆状物体在对向压缩或拉伸作用下的作用和变形规律。总之，作用和变形都遵守波动与作用之间的关系规律。

3、断裂与作用和变形体性质之间关系规律的一种研究方法

断裂变形可以在多种作用方式下产生。断裂与其控制作用和变体性质之间的关系可以根据具体问题进行分析研究来了解，这里仅为解决某些断裂预测问题提供一种简便的方法。

如图10-1和图10-2所示，混凝土预制件在主动作用力f、被动力r和p的控制下，从实验时刻t＝0开始到t＝t时刻，预制件从缓慢到快速直至完全断裂。在实验过程中，实验人员用仪器记录了整个断裂进程，取得了裂痕长度与其对应的时间关系数据。试件为实心圆柱形，直径为d＝2r；试件长度为l＝2b。

对于这个实验涉及的断裂变形与其控制作用和断裂条件以及试件的性质之间的关系，可以采用一种简单分析研究方法，叫作用学断裂分析方法。该方法由断裂裂隙的长度与其控制作用力和断裂变形性质参数即虚度三者之间的关系式确定：

式中，l表示断裂裂隙长度；et代表断裂虚度，表示可断裂条件和材料的性质；m表示控制断裂的主动作用物体的质量；t表示断裂作用和断裂变形时间。

根据本实验，将断裂变形生成速度记为v，垂直于试件长轴的断裂裂长度l的最大值为lmax＝d＝2r，即时长度为它是通过实验观测可以直接获得的已知量；度量断裂性质的参数在本发明中被叫做虚度，在本问题中被确定为

它与力学中的断裂应变概念相当，但它是变量，随时间变化而变化，由于力学断裂应变为常数的概念不同，它需要通过分析计算获得；控制断裂变形形成的是主动力f，该主动力是试验确定使用的量，为已知量。其它相关的主要物理量是产生作用力的作用物体的质量和破裂变形时间变量。这两个也为已知量。因此，根据试验和关系式

通过分析计算，可以获得一系列虚度et值。根据这些虚度值数据，可以进一步根据虚度变化率计算公式获得断裂虚度变化率参数：

这样就可以完整地掌握预制件的各种性质指标。

根据虚度及其变化规律，可以进行科学预测，但不能进行强度计算。因为该分析方法得到的不是预制件的真是虚度值。真实的虚度值计算公式为

式中，a表示产生主动力f物体的运动加速度，称作用加速度；t表示断裂时间。

抗断裂强度确定的方法：

计算预制件的实度值t＝1-e，然后，计算在保证不断裂条件下，该预制件在本实验确定的作用条件下所能承受的最大作用力fmax＝tf。

附图说明

图1-1为对向压缩变形示意图；

图1-2为对向挤压轴线上点的位移与其位置之间的关系说明图；

图2-1为最大压缩位移和最大拉伸位移关系说明图；

图2-2为最大拉伸断面图；

图3-1为剪切作用与剪切变形分析图；

图3-2为变形体内的剪切应变分布规律示意图；

图4为单向垂直压缩试验示意图；

图5为对向挤压下的应力中心和应变中心示意图；

图6为点作用下作用、变形与波动的传递规律示意图；

图7为杆状物体内应力传递规律示意图；

图8为对向挤压下杆状物体内部的应力分析示意图；

图9-1为拉伸作用条件下杆状物体内部的应力分析示意图；

图9-2为对向挤压下杆状物体内部的应力分析示意图；

图10-1为断裂前杆状物状态示意图；

图10-2为断裂后杆状物状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

例1：某构件在工程中受着很大强度的压缩应力作用，在使用中出现了明显的变形。构件为圆柱形，原有长度为l，横断面半径为r。该构件两端受力，在使用中接受对向压缩作用。其中，主动压力作用端的作用强度为σ＝500(顿米/秒²)/米²，即每平方米接受500千牛的压强。构件在进入工作使用的t时刻出现了明显的压缩变形，其压缩位移量为xmax＝δl，其最大涨径变形量即最大拉伸位移为ymax＝δr。为了保证工程体安全使用，工作人员打算更换该构件，选用抗作用强度更大材料构件来替代原有构件。那么，新构件必须具备多大的抗压强度和性质才能满足工程使用中不变形的要求？

解：根据力学，在没有试验数据基础上，该问题是无法解决的。也就是说，根据力学，这个问题缺乏已知量，无法回答这个问题。但是，根据本发明，该问题可以通过分析计算直接获取答案。

根据新理论，控制构件产生变形的压缩应力为σ＝500(顿米/秒²)/米²；构件承载的质量可以认为是ρ＝500顿/米²；构件的压缩变形量为xmax＝δl；原长度为l；构建的虚度，即可压缩变形性质参数，也就是力学中的压缩应变为

构件的压缩变形量为

要满足使用，在该问题的使用条件下，构件的压缩虚度必须等于0，构建的压缩变形量必须等于0。即，构件必须材料在该问题使用条件下，必须满足不等式epm＝δl/l＝0或δl＝0的条件要求。根据这个条件要求，可以根据承载能力换算公式

直接计算材料必须具备的最小承载能力值。式中，σm表示被选材料最小承载应力；σ表示使用条件下必须承受的最大应力；e表示较小承载能力的材料在使用应力控制下表现出来的压缩虚度。

按照本题的要求，选择承载能力值为

的材料做该工程的构件，确保能够满足实际工程使用要求。显然，本问题的最终解决也需要通过实验测试被选材料的性质。然而，新理论给出的方法不需要通过实验测得多余的“弹性模量参数”，大大简化了问题解决的过程。

例2：某地区地壳局部点在岩浆的热力与侵入压力作用下不断变薄，并且使上覆地壳生成的反张裂裂隙越来越长、其张裂上端距地表越来越近。该处地壳将会因为张裂隙的完全生成与贯通而导致地震与火山灾害事件发生。为了确定该处地壳变薄或裂隙生成变形的规律，在探测研究基础上，选择了度量地壳变化特性的参数：岩浆侵入点上覆地壳的变薄性和张裂隙的生成特性参数分别为

和

式中，e1和e2分别表示地壳的变薄特性参数和张裂隙的生成特性；h表示岩浆上覆地壳的初始厚度；h表示上覆地壳的终止厚度；l表示裂隙的垂直长度。由于参数e1和e2都是代表变形性质的参数，所以，在该研究中将它们分别定义为度量地壳变薄的虚度参数和度量裂隙生成度虚度参数。这两个参数在应力-应变理论中的概念相当于应变。通过连续探测与观测研究，获得了控制该处地壳变形的应力σ、参数e1和e2及其变化率β1和β2、变薄和破裂变形加速度a1和a2。根据这些已知的探测数据，要求对火山喷发和地震的发生时间进行定量预测。

分析：①力学分析结论是：缺乏已知量，问题没法解决(地震和火山是不可预测的，上述问题是无法解决的世界级科学难题)。

根据应力-应变理论，地壳变薄或裂隙生成的变形量与应力、应变、弹性模量、地壳原有厚度之间关系的力学理论公式σ＝eε＝eδl/l，而上述问题研究中没有给出地壳的弹性模量，所以，无法根据题中所给出的已知条件来解决上述问题。也就是说，应力-应变理论在解决上述问题中不适用。

②新理论分析结论是：火山将会在不远的将来时刻爆发；地震将在将来时刻发生。

具体分析方法如下：

根据新理论，地壳变薄或破裂变形满足方程所揭示的规律，将探测与观测研究数据代入方程，得：岩浆侵入运动方程为

式中，e10表示初始岩浆侵入特征度量值。据此得到岩浆将喷发的时间为

地壳破裂、引发地震的运行方程为

式中，e20表示初始地壳破裂变形特征度量值。据此得到岩浆将喷发的时间为

有人说，有了弹性模量参数一类力学参数，就不需要再引入别的新参数了。但根据这个实例可以得出如下结论：不是因为有了弹性模量问题就能解决、不需要再引入新参数了，而是因为有了弹性模量才使能够解决的实际问题得不到解决。弹性模量参数在很多问题研究中不适用，没有真正的科学价值。与此相反，新参数在实际问题的解决中具有很好的适用性，属于普适性参数，实际应用价值不可估量。因此，新参数的引入极其必要。

那么，为什么弹性模量的实用性差呢？弹性模量之所以缺乏适用性，最关键的原因在于它属于一种脱离客观实际规律的参数。脱离实际意味着在实际观测中难以直接获得。应力通过科学测量甚至用应力测试仪可以直接获得；应变能通过测量变形量和原长度后计算它们的比值获得；只有弹性模量属于脱离实际的不科学量，不能通过实际问题研究来获得。弹性模量只能通过应力-应变关系实验来获得，不能通过现场观测直接获得。在实际问题中找不到、得不到的参数怎么能适用于实际问题的解决呢？

在力学中出现了许多像弹性模量这种脱离实际的力学参数，它们不具备科学性，没有多大适用性。像弹性模量这种重要的力学参数具有人为规定性，脱离客观规律，具有不适用性，怎么办？不引入能够与客观规律相符合的、适用范围广泛的的新参数能行吗？所以，引入虚度、实度及其变化率新参数不仅必要，而且，非常必要，是科学技术发展与完善的迫切要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。