1、区分应力与应变的概念应力所谓“应力”,是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图1 所示:在圆柱体的项部向其垂直施加外力 P 的时候,物体为了保持原形在内部产生抵抗外力的力内力。该内力被物体(这里是单位圆柱体)的截面积所除后得到的值即是“应力”,或者简单地可概括为单位截面积上的内力,单位为 Pa(帕斯卡)或 N/m2。例如,圆柱体截面积为 A(m2),所受外力为 P(N 牛顿),由外力=内力可得,应力:(Pa 或者 N/m2)这里的截面积 A 与外力的方向垂直,所以得到的应力叫做垂直应力。图 1应变当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形 L,那么圆柱体的长度则变为 L+L。这里,由伸长量 L
2、 和原长 L的比值所表示的伸长率(或压缩率)就叫做“应变”,记为。与外力同方向的伸长(或压缩 )方向上的应变称为“轴向应变”。应变表示的是伸长率(或压缩率) ,属于无量纲数,没有单位。由于量值很小(110-6 百万分之一 ),通常单位用“微应变”表示,或简单地用 E 表示。而单位圆柱体在被拉伸的状态下,变长的同时也会变细。直径为 d0 的棒产生 d 的变形时,直径方向的应变如下式所示:这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比,记为 。每种材料都有其固定的泊松比,且大部分材料的泊松比都在 0.3 左右。应力与应变的关系各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测定。图 2 所示为一种普通钢材(软铁)的应力与应变关系图。根据胡克定律,在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。对应的最大应力称为比例极限。或者 应力与应变的比例常数 E 被称为弹性系数或扬氏模量,不同的材料有其固定的扬氏模量。图 2综上所述,虽然无法对应力进行直接的测量,但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。