?應(yīng)變和應(yīng)力：力學(xué)中的基本概念，揭開(kāi)物體的變形之謎

時(shí)間：2023-11-01作者：南京峟思工程儀器有限公司瀏覽：52

應(yīng)變和應(yīng)力這兩個(gè)詞，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)，可能會(huì)有些陌生。不過(guò)，我們可以借助一些生活中的例子來(lái)解釋這兩個(gè)概念。

一、什么是應(yīng)變?

應(yīng)變是指物體受到外力作用后，其形狀和大小發(fā)生相對(duì)變化的量。例如人站在一塊磚頭上，這塊磚本身會(huì)因?yàn)槭芰ψ兊陌?肉眼很難看見(jiàn))，變矮的就是物體的變形，降低后的高度差和原先的高度比則是今天我們要討論的應(yīng)變。

二、應(yīng)變的單位是什么?

由于應(yīng)變是受到應(yīng)力之后產(chǎn)生的相對(duì)變形率，是一種比值屬于無(wú)量綱數(shù)，因此應(yīng)變沒(méi)有單位的。

我們的應(yīng)變計(jì)測(cè)量范圍就是±1500個(gè)微應(yīng)變，正表示拉伸，負(fù)表示壓縮。10^(-6)

三、應(yīng)變是怎么計(jì)算的?

設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么發(fā)生變形后(壓縮或者拉伸)長(zhǎng)度變成了L'，那么長(zhǎng)度的變化量公式為：ΔL=L'-L。應(yīng)變作為一種比值，其計(jì)算公式為：ε(應(yīng)變) = ΔL(長(zhǎng)度變化量) / L(原長(zhǎng)度)。

由于ΔL很小，通常是微米級(jí)的，所以算出來(lái)的應(yīng)變值很小，小數(shù)點(diǎn)后面很多位，不便于顯示與查看，故而引入科學(xué)記數(shù)法10^(-6)，就叫微應(yīng)變?chǔ)苔?，微?yīng)變也是用來(lái)表示形變的變化程度1 με=(ΔL/L)*10^(-6)，即ε=10^6*με，也就是說(shuō)微應(yīng)變是應(yīng)變的百萬(wàn)分之一。

四、什么是應(yīng)力

應(yīng)力是指物體受到外力作用后，在物體內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗變形的力。舉個(gè)例子：一輛載滿貨物的貨車(chē)行駛到橋面上，橋墩會(huì)受到車(chē)子重量帶來(lái)的壓力而產(chǎn)生壓縮及壓應(yīng)變，為了保證橋梁的安全運(yùn)行，橋墩內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力去抵消外力從而克服形變，這個(gè)內(nèi)部的力就是應(yīng)力。

應(yīng)力的定義：?jiǎn)挝幻娣e上所承受的力，實(shí)際是就是壓強(qiáng)，單位是MPa。那么應(yīng)變量跟承受的應(yīng)力變化量有什么關(guān)系呢，把應(yīng)力表示為σ，應(yīng)變?yōu)?ε，他們之前存在這樣的關(guān)系公式：

σ = ε·E

其中E是被測(cè)的E 是被測(cè)物的彈性模量，是描述材料彈性的物理量，彈性模量越大，抗變形的能力就越強(qiáng)，材料越不變形，同理，發(fā)生同樣變形(應(yīng)變值一樣)的兩種材料，彈性模量大，所承受的應(yīng)力就越大。舉例：同樣大小的豆腐和磚塊，想要使它們的高度都被壓縮1mm，只需輕輕一壓，而磚塊則需要很大的力才能實(shí)現(xiàn)。

五、應(yīng)變和應(yīng)力重要性

在工程中，應(yīng)變和應(yīng)力是用來(lái)研究和描述材料在受力后的行為和性能的重要參數(shù)。通過(guò)測(cè)量材料的應(yīng)變和應(yīng)力，工程師可以了解材料的強(qiáng)度、剛度和疲勞特性，從而設(shè)計(jì)出較加可靠和安全的結(jié)構(gòu)。

通過(guò)將應(yīng)變計(jì)粘貼在結(jié)構(gòu)物的表面或者嵌入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和應(yīng)力變化情況。如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或應(yīng)力**過(guò)了結(jié)構(gòu)的極限值，就意味著結(jié)構(gòu)可能存在危險(xiǎn)，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固或修復(fù)。








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