应变和应力是什么?详解应变的概念、单位及计算方法

   日期:2024-11-21     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:280    
核心提示:应力是指物体受到外力作用后,在物体内部产生的抵抗变形的力。是被测物的弹性模量,是描述材料弹性的物理量,弹性模量越大,抗变形的能力就越强,材料越不容易变形,同理,发生同样变形(应变值一样)的两种材料,弹性模量大,所承受的应力就越大。

对于非专业人士来说,应变应力这两个术语可能比较陌生。然而,我们可以借助一些现实生活中的例子来解释这两个概念。

1. 什么是应变?

应变是指物体受到外力作用后形状和尺寸的相对变化。例如,如果一个人站在一块砖上,砖本身会因为受力而变短一点(肉眼很难看到)。少量的缩短就是物体的变形。降低后的高度差与原始高度的比值就是今天我们要讨论的应变。

2. 应变的单位是什么?

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由于应变是受到应力后产生的相对变形率,是一个无量纲数的比值,因此应变没有单位。

我们的应变片的测量范围是±1500微应变,正值表示拉力钢结构应力和变形受力分析计算书,负值表示压力。 10^(-6)

3. 应变是如何计算的?

假设结构的长度为L,则变形(压缩或拉伸)后长度变为L',则长度变化公式为:ΔL=L'-L。应变是一个比值,其计算公式为:ε(应变)=ΔL(长度变化)/L(原始长度)。

由于ΔL很小,通常在微米级别,因此计算出的应变值很小,小数点后有很多位,不方便显示和查看。因此引入了科学计数法10^(-6),称为微应变με。微应变也用来表示变形的变化程度1με=(ΔL/L)*10^(-6),即ε=10^6*με,表示微应变是应变的百万分之一。

4.什么是压力?

应力是指物体受到外力作用后,内部产生的抵抗变形的力。例如:当满载货物的卡车驶上桥梁时,桥墩将受到车辆重量带来的压力,产生压缩和压应变。为了保证桥梁的安全运行,桥墩内部会产生一个力来抵消外力。为了克服变形,这种内力就是应力。

应力的定义:单位面积所承受的力实际上就是压力,单位是MPa。那么应变量和应力变化量之间有什么关系呢?将应力表示为 σ,将应变表示为 ε,他们之前有这样的关系公式:

σ = ε·E

其中E为被测物体,E为被测物体的弹性模量,是描述材料弹性的物理量。弹性模量越大,材料抵抗变形的能力越强,材料就越不易变形。同理,发生同样的变形(对于应变值相同的两种材料),弹性模量越大,它们承受的应力就越大。例如:同样大小的豆腐和砖块,如果要将其高度压缩1毫米,只需轻轻一按,而砖块则需要很大的力才能实现。

5. 应变和应力的重要性

在工程中钢结构应力和变形受力分析计算书,应变和应力是用于研究和描述材料受应力后的行为和性能的重要参数。通过测量材料的应变和应力,工程师可以了解其强度、刚度和疲劳特性,从而使他们能够设计出更可靠、更安全的结构。

通过将应变片粘贴在结构表面或嵌入结构内部,可以实时监测结构的应变和应力变化。如果发现结构的应变或应力超过结构的极限值,则意味着该结构可能存在危险,需要采取相应的加固或修复措施。

 
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