应力应变概念

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《应力与应变》课件

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CONTENTS
• 应力概述 • 应变概述 • 应力与应变的关系 • 应力与应变的应用 • 实验与演示 • 总结与展望
01 应力概述
CHAPTER
定义与概念
定义
应力定义为物体内部单位面积上 所承受的力,用于描述物体受力 状态。
概念
应力是物体受力时内部各部分之 间的相互作用,是物体抵抗变形 和破坏的内在能力。
压缩实验
总结词
通过观察物体在压缩过程中的形变,了解应 力和应变的基本性质。
详细描述
压缩实验是应力与应变研究中另一种重要的 实验方法。在实验中,我们将物体的一端固 定,另一端施加逐渐增大的压力,使物体发 生压缩形变。通过测量压缩量,我们可以计 算出物体的应力和应变。通过观察和记录实 验数据,学生可以了解应力和应变的基本性
应力分类
按作用方式
可分为正应力和剪应力。正应力表示 垂直于受力面的力,剪应力表示与受 力面平行且垂直于切线方向的力。
按作用效果
可分为拉应力和压应力。拉应力表示 使物体拉伸的力,压应力表示使物体 压缩的力。
应力单位与表示方法
单位
应力的单位是帕斯卡(Pa),国际单位制中的基本单位。
表示方法
应力的表示方法通常采用符号“σ”或“σxx”(xx表示方向),例如正应力的 表示符号为σ或σxx,剪应力的表示符号为τ或τxy(xy表示剪切方向)。
进步。
谢谢
THANKS
压缩试验
测定材料的抗压强度、弹性模量等指 标,了解材料在受压状态下的性能表 现。
有限元分析
模型建立
根据实际结构或系统建立有限元 模型,将复杂结构离散化为有限
个单元。
加载与约束

工程应力应变曲线

工程应力应变曲线

工程应力应变曲线工程应力应变曲线是指在工程材料受到外力作用下,应力和应变之间的关系曲线。

这个曲线可以展现出材料的力学性质和变形特点,对于工程设计、材料选择和工程施工都有着重要的意义。

一、应力和应变的概念应力是指单位面积内的力,通常用符号σ表示,其单位是帕斯卡(Pa)。

应变是指物体在外力作用下产生的形变程度,通常用符号ε表示,其没有单位。

二、应力应变曲线的基本形态工程应力应变曲线一般分为四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。

1. 弹性阶段材料在受到外力的作用下,开始发生形变。

如果在外力作用下,材料的形变量与外力成正比,且在去掉外力后能够恢复原状,那么这个过程就是弹性形变。

在这个阶段,应力和应变之间的关系是线性的,曲线呈直线。

2. 屈服阶段当材料受到的外力增大到一定程度时,弹性形变就会结束,材料开始进入塑性形变阶段。

此时,应力增大,但应变增加的速度却减慢了。

当应力达到最大值时,材料开始发生塑性变形,应变增加速度又开始加快。

这个阶段的曲线呈现出一个明显的拐点,称为屈服点。

3. 塑性阶段在屈服点后,材料仍然能够继续承受外力,但是应变增加速度会逐渐减缓。

这个阶段的曲线呈现出一个平缓的上升趋势,直到达到最大值。

4. 断裂阶段当外力继续增大,材料无法再承受外力时,就会发生断裂。

这个阶段的曲线呈现出一个急剧下降的趋势,直到彻底断裂。

三、应力应变曲线的应用应力应变曲线是材料力学性质的重要指标,对于工程设计、材料选择和工程施工都有着重要的意义。

1. 工程设计在工程设计中,应力应变曲线可以帮助工程师选择合适的材料,确定工程结构的安全性和稳定性。

例如,在设计桥梁、建筑物等工程结构时,需要考虑到材料的强度、刚度和韧性等因素,这些都可以通过应力应变曲线来确定。

2. 材料选择在材料选择中,应力应变曲线可以帮助人们了解材料的力学性质和变形特点。

例如,对于需要承受大量压力的机械零件,需要选择强度高、韧性好的材料,这些都可以通过应力应变曲线来确定。

混凝土应力应变

混凝土应力应变

混凝土应力应变1. 引言混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于各种工程中。

在使用过程中,混凝土会承受来自外部载荷的作用,从而引起内部应力和应变的变化。

了解混凝土的应力应变特性对于设计和施工具有重要意义。

本文将介绍混凝土的应力和应变概念、影响因素以及测试方法等内容。

2. 混凝土的应力与应变2.1 应力的定义在物理学中,应力是指单位面积上作用的力。

对于混凝土而言,可以将其视为一个连续体,在受到外部载荷时会产生内部的反作用力,即内部应力。

混凝土中的内部应力可以分为拉压、剪切和弯曲等不同类型。

2.2 应变的定义与应力相对应的是应变,它描述了物体在受到外部载荷时发生形状或尺寸改变的程度。

对于混凝土而言,可以分为线性弹性应变和非线性塑性应变两种情况。

2.3 应力-应变关系混凝土的应力-应变关系是描述混凝土反应外部载荷时产生的应变对应的内部应力的关系。

在线性弹性阶段,混凝土的应力与应变呈线性关系,即胡克定律。

然而,在超过一定载荷后,混凝土会进入非线性阶段,产生塑性变形。

3. 影响混凝土应力应变的因素3.1 材料特性混凝土的材料特性对其应力应变行为有着重要影响。

其中包括水灰比、骨料种类和粒径分布、水泥种类和掺合料等因素。

水灰比越小,混凝土的强度越高;骨料种类和粒径分布会影响混凝土的工作性能;水泥种类和掺合料可以改善混凝土的抗裂性能等。

3.2 外部载荷外部载荷是指施加在混凝土上的力或压力。

不同类型和大小的外部载荷会导致不同形式和大小的内部应力和应变。

例如,静态加载和动态加载会引起不同程度的塑性变形。

3.3 温度变化温度的变化也会对混凝土的应力应变产生影响。

由于混凝土是一种热胀冷缩材料,当受到温度变化时,会引发内部应力和应变的改变。

温度的升高会导致混凝土膨胀,而温度的降低则会导致混凝土收缩。

4. 混凝土应力应变测试方法4.1 应力测试方法测量混凝土中的应力可以使用多种方法,常见的有拉伸试验、压缩试验和剪切试验等。

拉伸试验适用于测量混凝土在受拉载荷下的应力-应变关系;压缩试验适用于测量混凝土在受压载荷下的应力-应变关系;剪切试验适用于测量混凝土在受剪载荷下的应力-应变关系。

应变和应力关系

应变和应力关系
生物医学工程:利用应变和应力原理,开发出更符合人体生理需求的医疗 器械和生物材料,提高医疗效果和人体健康水平。
新能源技术:利用应变和应力原理,优化风力发电机叶片设计,提高风能 利用率和发电效率。
机器人技术:通过研究应变和应力与机器人关节运动的关系,提高机器人 的灵活性和稳定性,拓展机器人的应用领域。
应变和应力对未来科技发展的影响
增强材料性能:通过深入研究应变和应力,可以开发出性能更强的新型材 料,为未来的科技发展提供物质基础。
智能制造:利用应变和应力的知识,可以优化制造过程中的材料性能,提 高生产效率和产品质量,推动智能制造的发展。
生物医学应用:在生物医学领域,应变和应力的研究有助于更好地理解和 控制人体生理机制,为未来的生物医学应用提供支持。
压痕法:利用压痕仪在物体表面压出一定形状的压痕,通过测量压痕的尺寸来计算应力
应变和应力的相互影响
应变和应力之间的关系:应变是应力作用下的物体形状变化,应力是抵抗变形的力。
应变和应力的测量方法:通过应变计和应力计进行测量,应变计测量物体变形,应力计测量物 体受到的力。
应变和应力的相互影响:应变和应力之间存在相互影响,例如在材料屈服点附近,应变和应力 之间会发生突变。
应力的概念
分类:正应力、剪应力、弯 曲应力等
定义:物体受到外力作用时, 内部产生的反作用力
单位:帕斯卡(Pa) 作用效果:使物体产生形变
应变和应力的关系
应变是物体形状 的改变,应力是 物体内部抵抗变
形的力
应变和应力之间 存在线性关系, 即应变正比于应

应变和应力之间 的关系可以用胡 克定律表示,即 应力=弹性模量
应变和应力关系
汇报人:XX
应变和应力的定义 应变和应力的测量方法 应变和应力的应用领域 应变和应力的研究进展 应变和应力的未来展望

弹性体的应力与应变

弹性体的应力与应变

弹性体的应力与应变弹性体是一种在受力作用下可以发生形变,但当受力停止时,能够恢复原来形状和大小的材料。

了解弹性体的应力与应变关系对于工程设计和材料科学具有重要意义。

在本文中,我们将探讨弹性体的应力与应变之间的关系,分析材料的弹性性质以及应力与应变的计算方法。

1. 应力的概念与计算方法应力是指单位面积上作用的力,合理地计算应力是分析弹性体性质的关键。

在计算应力时,常用到两种基本的力学概念:张力和压力。

张力是指沿一维方向的受力情况,通常用F表示,单位为牛顿。

而压力是指在一个平面上均匀分布的力,用P表示,单位是帕斯卡。

应力的计算公式如下:应力 = 受力 / 横截面积2. 应变的概念与计算方法应变是指材料在受力作用下发生的形变,一般用ΔL / L表示。

其中,ΔL是材料长度的变化量,L是材料的初始长度。

应变可以分为线性弹性应变和非线性应变。

线性弹性应变是指材料在受力作用下,形变与受力成正比的状态。

计算线性弹性应变的方法如下:应变 = 形变 / 初始长度而非线性应变则需要更复杂的计算方法来进行分析,涉及到材料的本构关系等。

3. 应力与应变的关系应力与应变之间存在一定的关系,即应力-应变曲线。

弹性体的应力-应变曲线通常可以分为三个阶段:弹性阶段、屈服点和塑性阶段。

在弹性阶段,材料受力时会产生应变,但当受力停止时,材料会完全恢复到原来的状态。

这是因为材料内部的原子或分子只发生了相对位移,而没有发生永久性的结构变化。

当应力超过材料的屈服点时,就进入了屈服点阶段。

在这个阶段中,材料开始发生塑性变形,不再能够完全恢复到原来的状态,具有一定的永久性形变。

塑性阶段是材料的应力与应变不再成正比,继续增加应力会导致更大的应变。

这是由于材料的内部结构发生了永久性的改变,无法恢复原状。

4. 弹性模量和刚度弹性模量是描述材料抵抗形变的能力,可以用来评估材料的刚度。

弹性模量越大,表示材料越难发生形变,具有较高的刚度。

常用的弹性模量有三种:杨氏模量、剪切模量和体积模量。

弹性力学中的应力与应变关系

弹性力学中的应力与应变关系

弹性力学中的应力与应变关系弹性力学是力学的一个重要分支,研究物体在外力的作用下产生的形变与应力的关系。

在弹性力学理论中,应力与应变关系是最为核心的概念之一。

本文将探讨弹性力学中的应力与应变关系的基本原理,并从不同角度对其进行分析。

一、基本概念在弹性力学中,应力是描述物体内部单位面积受力情况的物理量。

它可以分为正应力和剪应力。

正应力表示物体在垂直于某一平面上的受力情况,剪应力表示物体在平行于某一平面上的受力情况。

应力的大小一般采用希腊字母σ表示。

应变是描述物体形变情况的物理量。

它可以分为线性应变和体积应变。

线性应变表示物体中某一方向上的长度相对变化,体积应变表示物体在各个方向上的体积变化。

应变的大小可以用希腊字母ε表示。

二、胡克定律胡克定律是描述弹性体材料中应力与应变关系最基本的定律。

其数学表达式为σ = Eε,即应力等于弹性模量与应变之积。

其中,弹性模量E是描述物体对应变的抵抗能力的物理量。

根据胡克定律,应力与应变之间的关系是线性的,即若应变增大,则应力也会相应增大。

胡克定律适用范围有限,对于非线性应力-应变关系的材料,需要采用其他力学模型进行描述。

例如,当外力作用超出一定范围时,弹性体会发生塑性变形,此时应力和应变之间的关系就无法再用胡克定律来描述。

三、材料力学模型由于胡克定律的局限性,研究者们提出了各种各样的材料力学模型来描述应力与应变之间的关系。

其中,最常用的有线性弹性模型、非线性弹性模型和本构模型。

线性弹性模型是胡克定律的拓展,它适用于应力与应变关系呈线性关系的情况。

在这种模型中,应力与应变之间的关系是单一的、唯一的。

当外力作用停止后,物体能够完全恢复到初始状态。

非线性弹性模型适用于应力与应变关系不再呈线性关系的情况。

它可以更好地描述材料的实际变形情况。

在这种模型中,应力与应变之间的关系可以是非线性的、曲线状的。

本构模型是一种综合考虑多种因素的力学模型,它可以更全面地描述材料的应力与应变关系。

材料力学基础

材料力学基础

材料力学基础材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破坏和性能的一门学科。

它是材料科学的重要组成部分,对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义。

本文将介绍材料力学的基础知识,包括应力、应变、弹性模量、屈服强度等内容。

首先,我们来介绍应力和应变的概念。

应力是单位面积上的力,通常用σ表示,其计算公式为F/A,其中F为受力,A为受力面积。

应变是物体长度相对于初始长度的变化量,通常用ε表示,其计算公式为ΔL/L,其中ΔL为长度变化量,L为初始长度。

应力和应变是描述材料在外力作用下的变形情况的重要物理量。

接下来,我们将介绍材料的弹性模量。

弹性模量是描述材料抵抗变形的能力的物理量,通常用E表示。

对于线弹性材料,弹性模量可以通过应力-应变关系来计算,即E=σ/ε。

弹性模量是衡量材料刚度和变形能力的重要参数,不同材料的弹性模量具有很大差异,对于材料的选择和设计具有重要意义。

除了弹性模量,材料的屈服强度也是一个重要的力学性能参数。

屈服强度是材料在受力过程中开始发生塑性变形的应力值,通常用σy表示。

当材料受到的应力超过屈服强度时,材料会发生塑性变形,这对于材料的加工和使用具有重要的影响。

屈服强度是衡量材料抗拉伸能力的重要指标,对于材料的工程应用具有重要意义。

此外,材料的断裂行为也是材料力学研究的重要内容。

材料的断裂行为通常可以通过拉伸试验来研究,通过拉伸试验可以得到材料的断裂应力和断裂应变。

断裂应力和断裂应变是描述材料断裂性能的重要参数,对于材料的设计和评价具有重要意义。

综上所述,材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破坏和性能的重要学科,其基础知识包括应力、应变、弹性模量、屈服强度等内容。

这些基础知识对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义,是材料科学不可或缺的重要组成部分。

希望本文的介绍能够对读者对材料力学有所了解,并对材料科学的学习和研究有所帮助。

弹性力学弹性体的应力与应变关系

弹性力学弹性体的应力与应变关系

弹性力学弹性体的应力与应变关系弹性力学是一门研究固体材料在外力作用下的变形和应力分布规律的学科。

其中,弹性体是一类能够在外力作用下发生形变,但恢复力可以将其恢复到原始状态的物质。

弹性体的应力与应变关系是弹性力学中的基本概念和重要理论。

一、什么是应力与应变在力学中,应力是物体受来自外界作用的力引起的单位面积内的力的大小。

它是描述物体受力情况的物理量。

应力可分为正应力和剪应力两种,正应力作用于物体的表面上的垂直方向,而剪应力则作用于物体的表面上的切向方向。

应变是描述材料形变程度的物理量,是物体在受力下发生变形时单位长度的变化。

应变也可分为正应变和剪应变两种,正应变是物体长度在受力作用下产生的相对变化量,而剪应变则是物体形状的变化量与原始尺寸之比。

二、背景知识弹性体的应力与应变关系可以通过背景知识来理解。

弹性体的主要特性是能够在外力的作用下发生形变,但当外力消失时,它能够恢复到原来的形状和尺寸。

这是因为弹性体的分子或原子之间存在着弹性力,当外力作用结束时,弹性力将趋于平衡,使得物体恢复到原来的状态。

三、胡克定律胡克定律是描述弹性体应力与应变关系的基本定律。

根据胡克定律,当外力作用于弹性体时,弹性体内部的应力与应变成正比。

具体数学描述如下:σ = Eε其中,σ代表应力,单位为帕斯卡(Pa),E代表弹性模量,单位为帕斯卡(Pa),ε代表应变,为无单位。

胡克定律适用于弹性体在线性弹性范围内,即应力与应变成正比,并且比例系数恒定。

此时的应力-应变关系为线性关系,称为胡克定律。

超出线性弹性范围后,材料会发生塑性变形。

四、弹性模量弹性模量是表征弹性体抵抗形变的能力大小的物理量。

它是胡克定律中比例系数的倒数,可以用来度量弹性体的刚度。

常见的弹性模量有:1. 杨氏模量(Young's Modulus):用E表示,描述的是物体在拉伸或压缩时的应变与应力之间的关系。

2. 剪切模量(Shear Modulus):用G表示,描述的是物体在受剪时的应变与应力之间的关系。

应力-应变

应力-应变

应力-应变
应力-应变关系是材料力学中的重要概念,用于描述材料在受到外力作用下的变形行为。

应力(stress)指单位面积上的力,通常用力(force)除以面积(area)来计算。

应变(strain)则指材料单位长度的变化量,通常用长度变化(change in length)除以初始长度(original length)来计算。

应力和应变之间的关系可以通过材料的应力-应变曲线表示。

在弹性阶段,应力与应变成正比,即呈线性关系,这称为胡克定律。

当超过弹性极限后,材料可能发生塑性变形,应力-应变曲线非线性上升。

最终,在断裂点达到时,材料会发生破坏。

值得注意的是,不同材料具有不同的应力-应变特性,因此需要使用适当的试验方法来确定每种材料的特定应力-应变曲线。

这些实验通常在材料力学测试机上进行,例如拉伸试验、压缩试验或剪切试验等。

总而言之,应力-应变关系是描述材料变形行为的重要概念,可以通过应力-应变曲线来了解材料的力学特性。

应力和应变的单位

应力和应变的单位

应力和应变的单位应力和应变是材料设计和工程的基础,它们是弹性变形的两个概念。

应力是指一种外力或内力作用在材料上时产生的拉力或压力,它可以通过施加到材料表面上的力,来衡量材料的强度。

应力量有正和负两种,其单位是千牛(N)、兆牛(MN)或比特(kN)。

应变是指由于力的作用,材料对其本身形状的变化,它衡量的是材料的延展性。

它的单位一般以千分之(‰)为单位,或百万分之(M‰)或万分之(m‰)。

应力和应变的关系应力和应变的关系可以用刚度曲线来表示,即当施加的应力改变时,材料的应变也会改变。

一般来说,材料的弹性模量越大,刚度曲线越陡,则材料越硬。

从而,当施加同等应力时,两种介质应力-应变曲线的相对位置就能反映出两者的弹性差异。

应力和应变的应用应力和应变是设计和制造材料时不可缺少的重要参数,它们有助于我们分析和预测材料的物理性能。

此外,应力和应变还被广泛用于建筑和工程领域,例如微米尺度的智能材料,它们可以用来检测和处理复杂的环境条件和位置信息。

应力和应变也被用于生物领域,比如分析和预测人体的疲劳衰减,或者用来研究神经网络,研究机械设备。

应力和应变的测量应力和应变的测量一般分为两种:力学测量和材料断口分析法。

力学测量就是通过施加外力到某种物体上,再测量外力和物体实际变形之间的关系。

比如施加外力到钢杆上,通过测量变形的大小,来计算材料的应力和应变。

另外,材料断口分析法也可以测量材料的应力和应变,它通过测量断口痕迹来确定材料的应力应变量。

应力和应变的计算除了测量外,应力和应变也可以用数学计算方法进行估算。

将材料的应力应变表达式写成函数,然后根据其施加的外力或内力来计算材料在其施加力下所受应力应变量。

由于应力和应变是弹性变形的两个重要概念,它们的计算结果可以用来诊断材料的性能,决定材料的设计及使用方式。

结论《应力和应变的单位》是材料学的基础,应力和应变都是衡量材料强度的重要参数。

应力的单位是千牛(N),兆牛(MN)或比特(kN);应变的单位一般以千分之(‰)为单位,或百万分之(M‰)或万分之(m‰)。

材料真实应力应变与工程应力应变

材料真实应力应变与工程应力应变

材料真实应力应变与工程应力应变材料的真实应力应变和工程应力应变是在材料力学中经常使用的两个概念。

真实应力应变是指在材料中根据原子层面的变形计算得到的应力和应变。

在真实应力应变中,考虑了实际变形和应力分布的影响。

材料中的原子在受到外力的作用下会发生位移和旋转,从而导致整个材料的形变。

由于材料的非均匀性,不同位置的应力和应变可能不同。

真实应力应变的计算需要考虑这种分布的差异性。

工程应力应变是指在工程设计中使用的应力和应变。

工程应力应变主要用于设计和分析工程结构的强度和稳定性。

在工程设计中,通常使用的是线性弹性理论,即假设材料的应力和应变是线性关系。

这种假设对于大多数工程设计来说是足够准确的,可以简化计算过程。

工程应力应变还经常用于材料的弯曲、拉伸、压缩等加载情况下的应力和应变计算。

真实应力应变和工程应力应变之间的关系可以通过应力应变曲线来表示。

应力应变曲线是材料在受力过程中应力和应变之间的图形表示。

在弹性阶段,真实应力应变和工程应力应变之间的差别较小,可以忽略不计。

随着应力的增加,材料会发生塑性变形,真实应力应变和工程应力应变之间的差别逐渐增大。

在材料力学中,真实应力应变的计算通常基于拉伸试验或压缩试验得到的应力应变数据。

在拉伸试验中,通过测量试样的变形和受力情况,可以计算出真实应力和真实应变。

然后,将真实应力和真实应变转化为工程应力和工程应变,得到工程应力应变曲线。

这样可以更好地理解材料在受力过程中的行为,并提供准确的设计参数。

总的来说,真实应力应变和工程应力应变是材料力学中重要的概念。

真实应力应变考虑了材料本身的性质和变形行为,而工程应力应变则是在工程设计中常用的近似值。

对于大多数工程设计来说,工程应力应变已经足够准确,可以简化计算过程。

但在一些特殊情况下,如高强度材料和复杂加载条件下的材料行为,真实应力应变的考虑是必要的。

应力和应变的概念

应力和应变的概念

应力和应变的概念
应力与应变概念如下:
应力应变就是应力与应变的统称。

应力定义为单位面积上所承受的附加内力。

应变定义为物体受力产生变形时,体内各点处变形程度一般并不相同。

用以描述一点处变形的程度的力学量是就是应变。

物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,单位面积上的内力称为应力。

应力是一个矢量,沿截面法向的分量称为正应力,沿切向的分量称为切应力。

物体中一点在所有可能方向上的应力称为该点的应力状态。

通分析可知,只需用过一点的任意一组相互垂直的三个平面上的应力就可代表点的应力状态,而其它截面上的应力都可用这组应力及其与需考察的截面的方位关系来表示。

应力与应变的关系

应力与应变的关系

应力与应变的关系
应力与应变是相互关联的概念,有着密切的关系。

下文将对应力与应变的关系
作详细的解释。

首先,需要了解应力和应变的概念,应力是一种外力对材料的作用,包括张力,剪力,扭转力和摩擦。

应变本质上是材料力学特性的变化,是以体积为例子的变形,受应力的强大影响而形成的。

其次,应力和应变的关系本质上是一种“折中”的关系,材料对某种外力的反
应强度不定;受应力越大,应变就会越大,物体越有可能变形;受应力越小,应变就会越小,这就说明应力和应变之间呈现出正比的关系。

正是基于这种关系,受应力的大小可以通过测量材料的应变来表示,这是测定应力的一种重要方式。

最后,由于应力与应变之间的密切关系,对其进行计算模拟可以有效预测在应
力作用下材料的表现,科学上精确的计算模型可以模拟出完整的应力、应变关系并用于进行预测。

总之,应力与应变之间的关系是相互关联的,相互影响的关系。

它具有很强的
可预测性、可算法化的特点,可以更好地解释材料行为,并且为预测带来很大的方便。

应力与应变概念及实验应变片原理

应力与应变概念及实验应变片原理

应力与应变概念及实验应变片原理区分应力与应变的概念应力所谓“应力”,是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。

如图1所示:在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候,物体为了保持原形在内部产生抵抗外力的力——内力。

该内力被物体(这里是单位圆柱体)的截面积所除后得到的值即是“应力”,或者简单地可概括为单位截面积上的内力,单位为Pa(帕斯卡)或N/m2。

例如,圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N牛图1 顿),由外力=内力可得,应力:(Pa或者N/m2)这里的截面积A与外力的方向垂直,所以得到的应力叫做垂直应力。

应变当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL,那么圆柱体的长度则变为L+ΔL。

这里,由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸长率(或压缩率)就叫做“应变”,记为ε。

与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。

应变表示的是伸长率(或压缩率),属于无量纲数,没有单位。

由于量值很小(1×10-6百万分之一),通常单位用“微应变”表示,或简单地用μE表示。

而单位圆柱体在被拉伸的状态下,变长的同时也会变细。

直径为d0的棒产生Δd的变形时,直径方向的应变如下式所示:这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。

轴向应变与横向应变的比称为泊松比,记为υ。

每种材料都有其固定的泊松比,且大部分材料的泊松比都在0.3左右。

应力与应变的关系各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测定。

图2所示为一种普通钢材(软铁)的应力与应变关系图。

根据胡克定律,在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。

对应的最大应力称为比例极限。

图2或者应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量,不同的材料有其固定的扬氏模量。

综上所述,虽然无法对应力进行直接的测量,但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。

应变片的构造及原理应变片的构造应变片有很多种类。

一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜(15-16μm)上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅(3-6μm),然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。

应力应变概念

应力应变概念
(u/y)dy
线段OA及OB之间旳夹角变化 OA与OA间旳夹角 =(v/x)dx/dx= v/x OB与OB间旳夹角= (u/y)dy/dy=u/y 线段OA及OB之间旳夹角降低了v/x +u/y, xz平面旳剪应变为:
xy= v/x +u/y (xy与yx)
同理能够得出其他两个剪切应变:
yz= v/z+w/y zx= w/x +u/z 结论:
C33=2.2 • 透辉石 CaMgSi2O6 C11=2.0 C22=1.8
C33=2.4 • 双链状硅酸盐 角闪石 • 一般角闪石(CaNaK)2-3(HgFeAl)5(SiAl)8O22(OH)2
C11=1.2 C22=1.8 C33=2.8
环状硅酸盐
(2) 温度
大部分固体,受热后渐渐开始变软,弹性常数随温度 升高而降低。
zz= w/z.
x u u O A O´ A´
x
(2)剪切应变
A点在x方向旳位移是:u+(u/x)dx, OA旳长 度增长(u/x)dx. O点在 y方向旳应变: v/x, A点在y方向旳位 移v +(v/x)dx, A点在y方向相对O点旳位移为: (v/x)dx, 同理:B点在x方向相对O点旳位移为:
一点旳应变状态能够用六个应变分量来决定,即 三个剪应变分量及三个正应变分量。
2.1.3 弹性形变 1. 广义虎克定律(应力与应变旳关系)
(1)各向同性体旳虎克定律
x
y z
x
b c
c
L
L
b
长方体在轴向旳相对伸长为:x=x/E
x 应力与应变之间为线性关系,E------弹性
模量,
对各向同性体,弹性模量为一常数。

应力和应变符号

应力和应变符号

应力和应变符号应力和应变是力学的两个基本概念,它们可以用符号表示,并有助于理解力学在物理学、工程学和医学领域中的许多重要概念。

应力可以定义为一种物体内存在的内部力量,它可以是压力、张力或剪力。

应力可以用符号σ表示,σ表示“每平方厘米内产生的力量”。

应力可以在某个特定方向上变化,所以也可以分别用x y z三个轴表示。

应变是定义为物体内存在的内部力量对它产生的变化程度。

应变可以用ε表示,ε表示“体积的变化百分比”,它的范围从负值到正值,最大变化为100%。

和应力一样,应变也可以沿着x y z三个轴分别变化。

应力和应变是可以对应圆柱体、球体、管道、弯曲结构、波纹结构等物体进行模型模拟分析的两个重要参数。

应力和应变的变化受到了诸多因素的影响,其中最主要的影响因素是外界的应力分布和应变分布、受力物体的材质、形状等。

此外,有时受力物体所处的环境温度、湿度以及其周围的空气对应力和应变的变化也有一些影响。

应力主要可以通过梁式传感器、力传感器、按压传感器、压力传感器等测量仪器进行测量,而应变可以通过平板式传感器、变形传感器、挠曲传感器等仪器进行测量。

应力和应变的测量是一个比较复杂的过程,需要一些专业的知识和技术才能完成。

应力和应变的变化都具有重要意义,有时可以使受力物体产生特定的变形,这种变形可能是受力物体的强度或结构稳定性极大的受损,在工程学中就更加重要,只有精确的测量才能确定受力物体能够经受住外力的健壮性。

因此,应力和应变的测量在工程学中起着至关重要的作用。

在医学领域,应力和应变的变化对人体的许多器官有一定的影响,精确的测量可以使我们了解人体某些器官的正常情况,也可以帮助我们发现身体异常变化。

总之,应力和应变是力学中基本概念,它们可以通过可视化符号来表示,并且能够用来分析物体的力学性能,用于医学领域的诊断,在工程学中也有着广泛的应用。

它们的测量是一个极其技术深奥的问题,这需要一定的技术和知识,才能够准确的测量并获得可靠的结果。

应力应变公式

应力应变公式

处理好班组管理中的人际关系班组管理中的人际关系是非常重要的,它直接关系到班组的运作效率和成员的工作积极性。

良好的人际关系可以促进团队合作,增强工作效果,而不良的人际关系则会导致紧张的工作氛围,降低工作效率,甚至解散班组。

因此,班组管理者需要重视并积极处理好人际关系问题。

首先,班组管理者应该注重团队建设。

团队建设是发展班组人际关系的基础。

班组成员之间应该互相了解、尊重和支持。

班组管理者可以组织一些团队建设活动,如团队拓展训练、团队建设讨论会等,从而增加成员之间的互动和沟通。

此外,班组管理者也应该注重培养团队精神和协作意识,通过制定明确的团队目标和规则,营造良好的团队氛围。

其次,班组管理者应该注重沟通和协调。

沟通是解决人际关系问题的关键。

班组管理者应该与班组成员保持良好的沟通,及时了解成员的需求和问题,并积极解决。

沟通应该是双向的,班组管理者应该倾听成员的意见和建议,并尽量满足他们的需求。

此外,班组管理者还可以通过定期的班组会议、个人面谈等方式进行沟通,及时了解班组成员的工作情况和心理状况,帮助解决问题和化解矛盾。

另外,班组管理者应该注重公平和公正。

公平和公正是维护人际关系稳定的基础。

班组管理者应该公正地对待班组成员,不偏袒和歧视任何人。

在工作分配、奖惩制度等方面,都应该建立公平的机制,并且在执行过程中坚持公正原则。

此外,班组管理者还应该及时给予成员公正的评价和回馈,鼓励优秀成员,提供改进机会给有待提高的成员,从而增强成员之间的公平感和认同感。

最后,班组管理者应该注重情绪管理。

情绪管理是处理人际关系问题的重要技巧。

班组管理者应该学会管理自己的情绪,并且善于帮助成员管理情绪。

在工作中,难免会遇到一些挫折和冲突,班组管理者应该冷静对待,避免情绪化的发言和行动,以免加深矛盾。

同时,班组管理者还应该学会倾听和理解成员的情绪,及时给予支持和安抚。

总之,班组管理中的人际关系是班组管理者需要重视和处理的重要问题。

应力和应变分析和强度理论

应力和应变分析和强度理论

机械设计
01
02
03
零件强度校核
通过应力和应变分析,可 以校核机械零件的强度, 确保零件在正常工作载荷 下不会发生破坏。
优化装配设计
通过应力和应变分析,可 以优化机械装配设计,减 少装配误差和应力集中, 提高装配质量和可靠性。
振动和噪声控制
通过应力和应变分析,可 以预测和控制机械系统的 振动和噪声,提高机械系 统的性能和舒适性。
总结词
最大拉应力理论
详细描述
该理论认为最大拉应力是导致材料破坏的主要因素,当最大 拉应力达到材料的极限抗拉强度时,材料发生断裂。
第二强度理论
总结词
最大伸长应变理论
详细描述
该理论认为最大伸长应变是导致材料 破坏的主要因素,当最大伸长应变达 到材料的极限抗拉应变时,材料发生 断裂。
第三强度理论
总结词
03
应力和应变的应用
结构分析
结构稳定性
01
通过应力和应变分析,可以评估结构的稳定性,预测结构在不
同载荷下的变形和破坏模式。
结构优化设计
02
通过对应力和应变的精确计算,可以优化结构设计,降低结构
重量,提高结构效率。
结构疲劳寿命预测
03
通过应力和应变分析,可以预测结构的疲劳寿命,为结构的维
护和更换提供依据。
能量法
总结词
能量法是一种基于能量守恒和变分原理 的数值分析方法,通过将问题转化为能 量泛函的极值问题,并采用变分法或有 限元法进行求解。
VS
详细描述
在应力和应变分析中,能量法可以用于求 解各种力学问题,如弹性力学、塑性力学 等。通过构造合适的能量泛函和约束条件 ,能量法能够提供精确和高效的数值解。 同时,能量法还可以用于优化设计、稳定 性分析和控制等领域。

应力应变知识介绍

应力应变知识介绍

应力应变知识介绍在应力应变知识中,应力是指单位面积上的力,它的大小表示材料受到的力的强度。

常见的应力有正应力、切应力等。

正应力指的是垂直于材料截面的力,在力学中常用希腊字母σ表示,单位为帕斯卡(Pa)。

切应力指的是与材料截面平行的力,在力学中常用希腊字母τ表示,单位也是帕斯卡。

应变是指材料在受到外力作用下产生的变形程度,它与应力有着直接的关系。

常见的应变有线性应变、剪切应变等。

线性应变指的是材料在外力作用下产生的长度变化与原始长度之比,通常用拉伸应变表示,单位为米/米或百分比。

剪切应变指的是材料在外力作用下产生的切变角度与材料厚度之比,单位为弧度或度。

应力与应变之间的关系可以用应力-应变曲线表示。

在应力-应变曲线中,通常可以分为弹性变形区、塑性变形区和断裂区。

弹性变形区是指材料受到外力作用后,在去除外力后能够完全恢复原状的变形区域。

塑性变形区是指材料受到外力作用后,在去除外力后不能完全恢复原状的变形区域。

断裂区是指材料在受到极大外力作用下发生破坏的区域。

除了应力与应变之间的关系,应力应变知识还涉及到应力分布、杨氏模量和泊松比等内容。

应力分布指的是材料在受到外力作用后,应力沿着材料各个方向的分布情况。

杨氏模量是材料刚度的度量,表示材料受到外力作用下产生的线性应变与相应应力之间的关系。

泊松比是材料在受到外力作用下产生的横向应变和纵向应变之比,表征了材料在受力时的横向膨胀和纵向收缩程度。

应力应变知识的应用广泛,涉及到材料的工程设计、结构分析和材料改性等方面。

在工程设计中,了解材料的应力应变性能可以帮助工程师选择合适的材料和结构形式,以确保工程的安全性和可靠性。

在结构分析中,通过研究材料的应力应变分布可以评估结构的承载能力和变形情况。

在材料改性中,通过调整材料的组成和处理工艺可以改变材料的应力应变性能,以满足特定的工程需求。

总之,应力应变知识是材料力学中的核心内容,研究材料在受到外力作用下的变形和破坏行为。

应力应变定义

应力应变定义

应力应变定义1. 哎呀,说到应力应变,可别被这些专业词汇吓着了!其实这就跟咱们日常生活中的压力和变形是一个道理,让我给大家掰扯掰扯。

2. 应力呢,说白了就是物体受到的压力除以受力面积。

打个比方,你站在松软的沙滩上和站在硬地板上,虽然体重一样,但是陷进去的深度不一样,这就是应力作怪啦!3. 应变可有意思了,它就像是橡皮筋被拉长后的那种变化。

比如说,一根100厘米的橡皮筋被拉到了110厘米,这多出来的10厘米除以原来的长度,就是咱们说的应变啦。

4. 来个生动的例子,想象你在揉面团。

面团受到的力就是应力,面团被揉得变形的程度就是应变。

揉得越使劲,面团变形得越厉害,这就是应力应变的关系。

5. 材料受力的时候,就跟人一样,都有个承受极限。

你看那些健身达人,能扛200斤,普通人可能50斤就够呛。

材料也是这样,每种材料都有自己的弹性极限。

6. 弹性变形可有意思了!就像是你按压海绵,松手后它又弹回原样。

这种变形就跟孙悟空的金箍棒似的,能伸能缩,但得有个度。

7. 塑性变形就不一样了,这就像是你把橡皮泥捏成各种形状,它就乖乖保持那个样子。

这种变形就跟记忆棉似的,你怎么捏它就怎么样。

8. 胡克定律在这里头可是个大明星!它告诉我们,在弹性范围内,应力和应变是成正比的。

就像是你拉橡皮筋,使多大劲,它就伸多长,简直是太讲道理了!9. 泊松比也得说道说道,这是横向变形和纵向变形的比值。

打个比方,你挤压一块海绵,它不光变矮了,两边还会鼓出来,这就是泊松效应。

10. 剪应力可有趣了,就像是你用剪刀剪纸,力是横着来的。

材料受到这种力的时候,就像是扑克牌摞在一起,上下错位的那种感觉。

11. 应力集中可是个调皮鬼!就像是人群挤地铁,门口总是最拥挤的。

材料上有个尖角或者小孔的地方,应力就特别爱往那儿凑。

12. 疲劳破坏也得提醒一下,就像是你天天熬夜,总有一天会扛不住。

材料也一样,反复受力时间长了,就算力不大,也可能会突然罢工。

13. 温度对应力应变的影响也不小,就像是夏天的铁轨会膨胀,冬天会收缩。

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(u/y)dy
A
8
线段OA及OB之间的夹角变化 OA与OA间的夹角 =(v/x)dx/dx= v/x OB与OB间的夹角= (u/y)dy/dy=u/y 线段OA及OB之间的夹角减少了v/x +u/y, xz平面的剪应变为:
xy= v/x +u/y (xy与yx)
A
9
同理可以得出其他两个剪切应变:
极小值尖峭度的大小。
A
20
(3) 弹性刚度系数
使原子间的作用力平行于x轴,作用于原子上的作用力: F=-u/r , 应力:xx-(u/r)/ro2
dxx-(2u/r2)dr/ro2 , 相应的应变:d xx =dr/ro dxx =C11d xx C11- (d2U/dr2)ro /ro= K/ ro = E1
如果该面上的法向应力指向坐标轴的负方向,则剪 应力指向坐标轴的正方向者为负。
应力间存在以下关系:
根据平衡条件,体积元上相对的两个平行平面上的 法向应力大小相等,方向相反;
剪应力作用在物体上的总力矩等于零。
结论:一点的应力状态有六个分量决定
应力 T1 T2 T3 T4 T5 T6
张量 xx
yy
zz A yz
(2) 原子间的势能与弹性常数的关系
U(ro+ )=U(ro)+(dU/dr)ro +1/2(d2U/dr2) ro 2 =U(ro)+1/2(d2U/dr2)ro 2
F=du(r)/dr=(d2U/dr2)ro K =(d2U/dr2)ro就是势能曲线在最小值u(ro)处的曲率。
结论:弹性常数的大小实质上反映了原子间势能曲线
yy= S22yy+S21 xx +S23 zzS24 yz +S25zx+S26 xy
zz= S33zz+S31 yy +S32 zzS34 yz +S35 zx+S36 xy
yz= S41xx+S42 yy +S43 zz+S44 yz +S45zx+S46 xy
zx=S51xx+S52 yy +S53 zz+S54 yz +S55zx+S56 xy
C------弹性刚度系数(与弹性柔顺系数S成反比)
结论:弹性刚度系数的大小实质上也反映了原子间势
能曲线极小值尖峭度的大小。
大部分无机材料具有离子键和共价键,共价键势能曲
线的谷比金属键和离子键的深,即:弹性刚度系数大。
A
21
NaCl型晶体的弹性刚度系数 (1011达因/厘米2,200C)
晶体 TiC MgO LiF NaCl NaBr KCl KBr
m1r1=m2r2, r=r1+r2=r1(1+m1/m2) 外力使其产生振动时,
r1
r2
r
则:F= m1d2r1/dt2=m2d2r2/dt2=-K(r-ro)
得: md2(r-ro)/dt2=-K(r-ro) 或 md2/dt2=-K
其中: m=m1·m2/(m1+m2)(折合质量)
解此方程可以得共振频率:=(K/m)1/2 / 2 (与晶格振
C11 50 28.92 11.1 4.87 3.87 3.98 3.46
C12 11.30 8.80 4.20 1.23 0.97 0.62 0.58
C44 17.50 15.46 6.30 1.26 0.97 0.62 0.51
A
22
(4)用原子间振动模型求弹性常数
原子振动时有以下关系:
m1
m2
yz= v/z+w/y zx= w/x +u/z 结论:
一点的应变状态可以用六个应变分量来决定,即 三个剪应变分量及三个正应变分量。
A
10
2.1.3 弹性形变 1. 广义虎克定律(应力与应变的关系)
(1)各向同性体的虎克定律
x
y z
x
b c
c
L
L
b
长方体在轴向的相对伸长为:x=x/E
x 应力与应变之间为线性关系,E------弹性
-SiO2 Tc11=-0.5
Tc44=-1.6
其中:Tc×10-4/oC
Tc44=-1.0 Tc44=-1.1 Tc33=-2.1 Tc66=+1.6
低温石英有一个方向Tc是正值,低温石英在570oC通过 四面体旋转,进行位移式相转变,变成充分膨胀的敞旷 高温型石英结构。
原因:对高温石英和低温石英施加拉伸应力,前者由于
r
变化,后逐渐偏离,达到r时, 合力最大,此后又减小。合力有
一最大值,该值相当于材料断裂
时的作用力。
r 断裂时的相对位移:r-ro=

Um 把合力与相对位移的关系看作线 性关系,则弹性常数:
A
19
K F/=tg
结论:K是在作用力曲线r=ro时的斜率,因此K的Байду номын сангаас 小反映了原子间的作用力曲线在r=ro处斜率的大小.
动中的长光学纵波相似,也叫极化波,能引起静电极
化),则 :
K=m(2)2=m(2c/)2
可以利用晶体的红外吸收波A 长测出弹性常数。 23
3. 影响弹性模量的因素
(1)晶体结构
架状结构 石英和石英玻璃的
架状结构是三维空间网络,不同方 向上的键结合几乎相同------几乎各 向同性。
单链结构
Si2O6
2. 弹性变形机理
虎克定律表明,对于足够小的形变,应力与应变成 线性关系,系数为弹性模量E。作用力和位移成线性 关系,系数为弹性常数K。
A
18
(1) 原子间相互作用力和弹性常数的关系
12

F
ro r +

在r=ro时,原子1和2处于平衡状 态,其合力F=0.
当原子受到拉伸时,原子2向右
位移,起初作用力与位移呈线性
xy=S61xx+S62 yy +S63 zz+S64 yz +S65zx+S66 xy
总共有36个系数。
A
16
根据倒顺关系有(由弹性应变能导出):
Sij=Sji , -21/E1-12/E2,系数减少至21个
考虑晶体的对称性,
例如:斜方晶系,剪应力只影响与其平行的平面的应变, 不影响正应变,S数为9个(S11,S22,S33,S44,S55,S66,S12 = S21,S23,S13) 。 六方晶系只有5个S(S11 = S22, S33, S44, S66, S13) 立方晶系为3个S(S11,S44,S12) MgO的柔顺系数在25oC时, S11 =4.03×10-12 Pa-1; S12 =-0.94×10-12 Pa-1; S44 = 6.47×10-12 Pa-1 . 由此可知,各向异性晶体的A弹性常数不是均匀的。17
S
xx
y
应力分量
x
A
3
说明:
下脚标的意义:
每个面上有一个法向应力和两个剪应力,应力分量下标:
第一个字母表示应力作用面的法线方向;
第二个字母表示应力的作用方向。
方向的规定
正应力的正负号规定:拉应力(张应力)为正,压应力 为负。
剪应力的正负号规定:
正剪应力
负剪应力
A
4
体积元上任意面上的法向应力与坐标轴的正方向相 同,则该面上的剪应力指向坐标轴的正方向者为正;
模量,
对各向同性体A,弹性模量为一常数。 11
当长方体伸长时,横向收缩:
y=-c/c
z= - b/b
横向变形系数(泊松比):=| y / x| =| z / x |

y =- x= - x/E z= - x/E
如果长方体在x y z的正应力作用下,虎克定律表 示为:
x=x/E- y/E - z/E= [x- (y+ z )] /E
2.1 应力、应变及弹性形变
2.1.1 基本概念
1. 正应力和正应变
正应变 :单位长度的伸长。
So Lo
(L-Lo)/Lo=(名义应变)
S
L 真实应变= LLd1o L/L=ln(L/Lo)
伸长
正应力 :作用于单位面积
上的力。P/So=(公称应力
或名义应力)
P
真实应力=P/S
A
1
2. 剪切应力和剪切应变
A
14
同时受三个方向的正应力,在x, y, z方向 的应变为:
xx= xx/Ex+S12 yy +S13 zz yy= yy/Ey+S21 yy +S23 zz zz= zz/Ez+S31 yy +S32 zz
A
15
正应力对剪应变有影响,剪应力对正应变也有影响,通 式为:
xx= S11xx+S12 yy +S13 zz+S14 yz+S15zx+S16xy
层状硅酸盐
C11=C22=2.7
黑云母K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 C11=C22=1.9 C33=0.5
白云母KAl2(AlSi3O10 )(OH)2 金云母KMg3(AlSi3O10)(OH)2
C11=CA22=1.8 C11=C22=1.8
C33=0.6 C33=0.5
25
Si-O-Si键是直的,仅发生拉伸,后者除拉伸外,还有
键角改变,即发生转动运动。随着温度的增加,其刚度
增加,温度系数为正值。 A
27




说明:Tc和转动相关。
启示:温度补偿材料具有敞旷结构,内部结构单位能 发生较大转动的物质,这种敞旷式结构具有小的配位 数。
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