應力
應力:受力物體截面上內力的集度,即單位面積上的內力。
材料發(fā)生形變時內部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力.把分布內力在一點的集度稱為應力(Stress),應力與微面積的乘積即微內力.或物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時,在物體內各部分之間產(chǎn)生相互作用的內力,以抵抗這種外因的作用,并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。
應力的公式記為σ=ΔFj/ΔAi,其中,σ表示應力;ΔFj 表示在j 方向的施力;ΔAi 表示在i 方向的受力面積。
因為面積與力都是矢量,如果受力面積與施力方向垂直則稱正應力;如果受力面積與施力方向互相平行則稱剪應力(shear stress)。
“內應力”指組成單一構造的不同材質之間,因材質差異而導致變形方式的不同,繼而產(chǎn)生的各種應力。
當材料在外力作用下而又不產(chǎn)生慣性移動時,它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化,這種形變就稱為應變(Strain)。材料發(fā)生形變時內部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力.把分布內力在一點的集度稱為應力(Stress),應力與微面積的乘積即微內力.或物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時,在物體內各部分之間產(chǎn)生相互作用的內力,以抵抗這種外因的作用,并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力(Stress)。按照應力和應變的方向關系,可以將應力分為正應力σ 和切應力τ,正應力的方向與應變方向平行,而切應力的方向與應變垂直。按照載荷(Load)作用的形式不同,應力又可以分為拉伸壓縮應力、彎曲應力和扭轉應力。
應力的分類
應力分為正向應力與剪應力
同截面垂直的稱為正應力或法向應力,同截面相切的稱為剪應力或切應力。應力會隨著外力的增加而增長,對于某一種材料,應力的增長是有限度的,超過這一限度,材料就要破壞。對某種材料來說,應力可能達到的這個限度稱為該種材料的極限應力。極限應力值要通過材料的力學試驗來測定。將測定的極限應力作適當降低,規(guī)定出材料能安全工作的應力最大值,這就是許用應力。材料要想安全使用,在使用時其內的應力應低于它的極限應力,否則材料就會在使用時發(fā)生破壞。
有些材料在工作時,其所受的外力不隨時間而變化,這時其內部的應力大小不變,稱為靜應力;還有一些材料,其所受的外力隨時間呈周期性變化,這時內部的應力也隨時間呈周期性變化,稱為交變應力。材料在交變應力作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠小于其靜載下的強度極限時,破壞就可能發(fā)生。另外材料會由于截面尺寸改變而引起應力的局部增大,這種現(xiàn)象稱為應力集中。對于組織均勻的脆性材料,應力集中將大大降低構件的強度,這在構件的設計時應特別注意。物體受力產(chǎn)生變形時,體內各點處變形程度一般并不相同。用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。為此可在該點處到一單元體,比較變形前后單元體大小和形狀的變化。單位:Pa,Psi
應力的測量工具
應力儀或者應變儀是來測定物體由于內應力的儀器。一般通過采集應變片的信號,而轉化為電信號進行分析和測量。
方法是:將應變片貼在被測定物上,使其隨著被測定物的應變一起伸縮,這樣里面的金屬箔材就隨著應變伸長或縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時其電阻會隨之變化。應變片就是應用這個原理,通過測量電阻的變化而對應變進行測定。一般應變片的敏感柵使用的是銅鉻合金,其電阻變化率為常數(shù),與應變成正比例關系。通過惠斯通電橋,便可以將這種電阻的比例關系轉化為電壓。然后不同的儀器,可以將這種電壓的變化轉化成可以測量的數(shù)據(jù)。
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