第1个回答 2013-04-14
简单的应力和应变
在任何工程结构中，单个部件或整体都要承受来自使用条件或工作环境的外力。如果部件或整体处于平衡状态的话，外力的合力为零。但对部件加载一个使其产生变形趋势的载荷，部件的内部产生一个内力。
加载的方式有很多，根据作用时间，载荷可分为：
1。静态载荷：逐步加载而在相对较短时间内达到平衡的载荷。
2。持续载荷：较长时间加载的恒定载荷，比如结构重量（也叫静负荷）。这种形式的载荷可以作为静态负荷来处理。但对于有些材料，在应力和温度的状态下，对短期载荷和持续载荷的承受的能力是不同的。
3。冲击载荷：是一种快速加载的负荷（能量负荷）。比如通常情况下，振动产生冲击载荷。对于此负荷，直到震动结束时才有阻尼力达到一个平衡。
4。疲劳交变载荷：是一种大小和方向随时间变化的载荷。
以上可以看出，作用于平衡体的外力，使其内部产生一个内力。如果一个杆受到均匀地拉伸或压缩，力均匀地作用于截面上，那么内部的作用力也均匀分布，此时杆受到了一个均匀的应力的作用，定义如下：
应力=载荷/作用面积=P/A
根据作用载荷的性质，应力可分为拉力或拉力，单位为：牛顿力/ 平方米（N/M2 ）或其它多种形式表示。
如果杆受到一个轴向的载荷，也产生一个轴向应力，使杆的长度发生变化。如果杆原来长度为L，长度变化量用QL表示，那么应变表示为：
应变=长度变化/原长度-QL/L
应变表示材料的变形程度，无单位，仅是同一单位下两个数量的比率。
实际上外力作用下，材料拉伸量很小，为方便操作，按*10-6的形式测量应变。微应变，用UE来表示。
一般情况下，拉伸的应力和应变认为是正值，压缩的应力和应变为负值。因此，负应变使长度减小。
如果去除载荷，部件恢复到不加载荷前的状态，说明材料有弹性。在应用较广的工程材料中，至少在其整个载荷的分布区域内，产生的变形与加载的载荷成比例。因为载荷与其产生的应力成比例，变形与应变成比例，这意味着，对于弹性材料，应力与应变成比例，胡克定律表示为：
应变
在一定极限范围内，许多铁合金都遵守胡克定律，能达到合理的精度范围。
对于弹性材料，当去除载荷时，变形将恢复。没有永久的变形。
材料在弹性范围内，比如，在胡克定律适用的范围内，有如下表示：
应力/应变=常数
用E来表示，叫弹性模量或杨氏模量。
E=应力/应变
杨氏模量在拉伸或压缩时，一般相同。由于应变很小，对于一般、工程材料来讲，E比较大。比如典型的钢铁，E=200-109 N/M2。
在许多一般的工程应用中，应变很少超过0。1%。在正常情况下，材料的杨氏模量是通过材料的样本的标准实验得到的。