应力应变
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1 弹簧的胡克定律
为沿着弹簧方向拉伸(或压缩)弹簧的力,为作用力导致的弹簧形变长度,为弹簧的弹性系数(又称刚度系数、劲度系数等)。
2 一般材料的应力与应变
对于某原长为、截面积为的棒状材料,在外力作用下产生了的形变。
应力 Stress
应力为外力与截面积的比:
和压强一样为力与面积的比值,因此单位为帕斯卡(Pa)。
应变 Strain
应变为形变长度与原长的比:
是无量纲量。
弹性模量
弹性模量(又称杨氏模量 Young's modulus)为应力与应变的比:
单位为帕斯卡(Pa)。
应力、应变、弹性模量的关系又可以写成
和弹簧的胡克定律形式一致。
3 应力-应变曲线
应力-应变曲线(stress-strain curve)反映了材料的应力与应变的关系。图中为非铁合金的典型应力-应变曲线。
可以观察到应力-应变曲线有明显的不同阶段。首先是形变开始时,应力-应变呈线性关系(即遵守胡克定律),这一阶段称为弹性形变。弹性形变阶段,形变是可逆的,撤掉外力后材料会恢复原状。
弹性形变后称为塑性形变阶段,应力-应变呈非线性关系,形变不可逆。最后到一定极限,材料会发生断裂。