首页 理论教育 如何区分应力与应变-应力概念与示例

如何区分应力与应变-应力概念与示例

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:事实上,伽利略差点儿就提出了应力的概念。因此,若一根横截面积为2平方厘米的杆在1000千克配重的拉伸作用下断裂,那么横截面积为4平方厘米的杆则需要2000千克配重的拉力才能让它断裂,以下类推。如果砖头重5千克,绳子的横截面积为2平方毫米,那么绳子的应力为:或者,我们也可以把它写成250千克力/平方厘米。图3-1一根木棒在拉伸作用下的应力

如何区分应力与应变-应力概念与示例

事实上,伽利略差点儿就提出了应力的概念。他晚年在阿切特里创作的《两门新科学》(Two New Sciences)把这个问题论述得非常清楚:在其余因素都不变的情况下,拉伸状态下杆的强度与其横截面积成正比。因此,若一根横截面积为2平方厘米的杆在1000千克配重的拉伸作用下断裂,那么横截面积为4平方厘米的杆则需要2000千克配重的拉力才能让它断裂,以下类推。大概过了将近200年,人们用断裂载荷除以断口面积,得到了我们今天所谓的“断裂应力”(在这个情境中,断裂应力为500千克力[2]/平方厘米)。它适用于所有由同种材料制成的均质杆,这实在是太棒了。

柯西察觉到,这种应力的概念普遍适用,不仅可用来预测材料何时会断裂,还可以用来描述固体内任意点的状态。换句话说,固体中的应力有点儿像液体或气体中的压力,它度量的是构成材料的原子和分子在外力作用下聚集或分离的难度。

因此,“这块钢中某点的应力为500千克力/平方厘米”与“我的汽车轮胎里的气压是2千克力/平方厘米或者28磅力/平方英寸”,这两种表述同样简单易懂。然而,尽管压力和应力的概念紧密相关,但我们需要牢记的一点是,流体中的压力作用在全部三个方向上,而固体中的应力通常是单向或一维的。不管怎样,我们下面来探讨一下。

定量地看,材料中某个点在任一方向上的应力等于沿该方向作用在该点上的力或载荷除以该力的作用面积。[3]若我们设某点的应力为s,则有:其中,P为载荷或力,而A是P的作用面积(见图3-1)。

回到我们上一章中提到的砖头例子。如果砖头重5千克,绳子的横截面积为2平方毫米,那么绳子的应力为:(www.xing528.com)

或者,我们也可以把它写成250千克力/平方厘米(kgf/cm2)。

图3-1 一根木棒在拉伸作用下的应力(挤压作用下的应力同理)

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈