什么是應(yīng)力

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應(yīng)力的定義

當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱(chēng)為應(yīng)變（Strain）。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應(yīng)力（Stress）?；蛭矬w由于外因(受力、濕度變化等)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，并力圖使物體從變形后的位置回復(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（Stress）。按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力σ和切應(yīng)力τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。按照載荷（Load）作用的形式不同，應(yīng)力又可以分為拉伸壓縮應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

應(yīng)力的分類(lèi)

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)力會(huì)隨著外力的增加而增長(zhǎng)，對(duì)于某一種材料，應(yīng)力的增長(zhǎng)是有限度的，超過(guò)這一限度，材料就要破壞。對(duì)某種材料來(lái)說(shuō)，應(yīng)力可能達(dá)到的這個(gè)限度稱(chēng)為該種材料的極限應(yīng)力。極限應(yīng)力值要通過(guò)材料的力學(xué)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。將測(cè)定的極限應(yīng)力作適當(dāng)降低，規(guī)定出材料能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力。材料要想安全使用，在使用時(shí)其內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)低于它的極限應(yīng)力，否則材料就會(huì)在使用時(shí)發(fā)生破壞。

有些材料在工作時(shí)，其所受的外力不隨時(shí)間而變化，這時(shí)其內(nèi)部的應(yīng)力大小不變，稱(chēng)為靜應(yīng)力；還有一些材料，其所受的外力隨時(shí)間呈周期性變化，這時(shí)內(nèi)部的應(yīng)力也隨時(shí)間呈周期性變化，稱(chēng)為交變應(yīng)力。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞稱(chēng)為疲勞破壞。通常材料承受的交變應(yīng)力遠(yuǎn)小于其靜載下的強(qiáng)度極限時(shí)，破壞就可能發(fā)生。另外材料會(huì)由于截面尺寸改變而引起應(yīng)力的局部增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)力集中。對(duì)于組織均勻的脆性材料，應(yīng)力集中將大大降低構(gòu)件的強(qiáng)度，這在構(gòu)件的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意。

物體受力產(chǎn)生變形時(shí)，體內(nèi)各點(diǎn)處變形程度一般并不相同。用以描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)量是該點(diǎn)的應(yīng)變。為此可在該點(diǎn)處到一單元體，比較變形前后單元體大小和形狀的變化。