應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系.doc

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1、1.應(yīng)力物體由于外因（受力、濕度、溫度場(chǎng)變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱(chēng)為應(yīng)力。同截面垂直的稱(chēng)為正應(yīng)力或法向應(yīng)力，同截面相切的稱(chēng)為剪應(yīng)力或切應(yīng)力。應(yīng)力儀或者應(yīng)變儀是來(lái)測(cè)定物體由于內(nèi)應(yīng)力的儀器。一般通過(guò)采集應(yīng)變片的信號(hào)，而轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行分析和測(cè)量。方法是：將應(yīng)變片貼在被測(cè)定物上，使其隨著被測(cè)定物的應(yīng)變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應(yīng)變伸長(zhǎng)或縮短。很多金屬在機(jī)械性地伸長(zhǎng)或縮短時(shí)其電阻會(huì)隨之變化。應(yīng)變片就是應(yīng)用這個(gè)原理，通過(guò)測(cè)量

2、電阻的變化而對(duì)應(yīng)變進(jìn)行測(cè)定。一般應(yīng)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(yīng)變成正比例關(guān)系。通過(guò)惠斯通電橋，便可以將這種電阻的比例關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓。然后不同的儀器，可以將這種電壓的變化轉(zhuǎn)化成可以測(cè)量的數(shù)據(jù)。對(duì)于應(yīng)力儀或者應(yīng)變儀，關(guān)鍵的指標(biāo)有：測(cè)試精度，采樣速度，測(cè)試可以支持的通道數(shù)，動(dòng)態(tài)范圍，支持的應(yīng)變片型號(hào)等。并且，應(yīng)力儀所配套的軟件也至關(guān)重要，需要能夠?qū)崟r(shí)顯示，實(shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)記錄等各種功能，高端的軟件還具有各種信號(hào)處理能力。另外，有一些儀器是通過(guò)光譜，膜片等原理設(shè)計(jì)的。應(yīng)力的單位：應(yīng)力的單位是Pa，簡(jiǎn)稱(chēng)帕（這是為了紀(jì)念法國(guó)科學(xué)家帕斯卡Blai

3、se·pascal而命名的），即牛頓/平方米（N/㎡）。2.應(yīng)變物體在受到外力作用下會(huì)產(chǎn)生一定的變形，變形的程度稱(chēng)應(yīng)變。應(yīng)變有正應(yīng)變（線應(yīng)變），切應(yīng)變（角應(yīng)變）及體應(yīng)變。正應(yīng)變公式為??，式中l(wèi)是變形的前長(zhǎng)度，Δl是其變形后的伸長(zhǎng)量。應(yīng)變單位：應(yīng)變是形變量與原來(lái)尺寸的比值，用ε表示，即ε=ΔL/L，無(wú)量綱，常用百分?jǐn)?shù)表示。3.彈性模量一般地講，對(duì)彈性體施加一個(gè)外界作用，彈性體會(huì)發(fā)生形狀的改變（稱(chēng)為“應(yīng)變”），“彈性模量”的一般定義是：應(yīng)力除以應(yīng)變。材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系（即符合胡克定律），其比例系數(shù)稱(chēng)為彈性模量。又稱(chēng)楊氏模量，彈性材料

4、的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)，是物體彈性變形難易程度的表征，用E表示。定義為理想材料有小形變時(shí)應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比。E以σ單位面積上承受的力表示，單位為N/m^2。拉伸試驗(yàn)中得到的屈服極限σs和強(qiáng)度極限σb，反映了材料對(duì)力的作用的承受能力，而延伸率δ或截面收縮率ψ，反映了材料塑性變形的能力。為了表示材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形的難易程度，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，材料彈性模量E的意義通常是以零件的剛度體現(xiàn)出來(lái)的，這是因?yàn)橐坏┝慵磻?yīng)力設(shè)計(jì)定型，在彈性變形范圍內(nèi)的服役過(guò)程中，是以其所受負(fù)荷而產(chǎn)生的變形量來(lái)判斷其剛度的。剛度的重要性在于它決定了零件服役時(shí)穩(wěn)定性，對(duì)細(xì)長(zhǎng)

5、桿件和薄壁構(gòu)件尤為重要。因此，構(gòu)件的理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)說(shuō)，彈性模量E是經(jīng)常要用到的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。彈性模量單位：應(yīng)力和應(yīng)變成正比，比例系數(shù)稱(chēng)為彈性模量。ε=ΔL/L*100%(單位為常數(shù)1)；應(yīng)力σ=F/S，單位為Pa；E=σ/ε，單位是Pa4.應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系根據(jù)胡克定律在一定的比例極限范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成線性比例關(guān)系。對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力稱(chēng)為比例極限?！　?yīng)力與應(yīng)變的比例常數(shù)E被稱(chēng)為彈性系數(shù)或揚(yáng)氏模量，不同的材料有其固定的揚(yáng)氏模量。雖然無(wú)法對(duì)應(yīng)力進(jìn)行直接的測(cè)量但是通過(guò)測(cè)量由外力影響產(chǎn)生的應(yīng)變可以計(jì)算出應(yīng)力的大小。