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应力、应变、位移、变形之间的关联介绍

点击次数:40   发布时间:2024/11/27 14:05:22

 一般情况下,造成结构变形或者破坏是由作用在结构上的荷载导致的。在固体力学当中,这些力称为荷载或者外力。为了保证产品的安全性,必须要对这些荷载进行评估。工程师必须确定每一个荷载的大小和方向,这非常重要。荷载可以分为静力荷载和动力荷载,根据是这些荷载是否随着时间变化。不随时间变化的荷载称为静力荷载,如自重。一般地,静力学分析可以使用固体力学理论。

    随时间变化的荷载称为动力荷载,如冲击荷载,动力学分析需要使用动力学理论。

位移VS变形

结构受外力作用下,位置和形状会发生改变,这叫结构的力学行为。严格地讲,位移和变形是不同的

?结构空间位置的变化统称为位移

?位移不一定伴随着变形,典型的例子是刚体运动。

刚体运动指物体在空间的位置因平动和转动而发生改变,但是物体上任意两点之间的相对位置保持不变

?变形是指结构外部形状发生变化。发生变形后,物体上所有的点或者除某些点外的所有点都会发生移动,物体上任意两点之间的距离会发生改变。

应力

   结构受到外力作用时,其形状和位置会发生改变。同时,在物体内部会产生内力以抵抗这种变形。如下图所示,当一个物体在任意位置被分成两部分时,每一部分都处于静力平衡状态,每一部分的外力与内力相平衡。就整体而言,每个方向的力和力矩的和必为零。

 

?内力具有大小和方向,应力也是矢量。

?作用在面上的任意方向的力,都可以分解为与面平行的切向力和与面垂直的法向力。

?法向应力:与应力作用面垂直。

?切向应力:与应力作用面平行。

 

应变

?分为法向应变和切向应变。

?前一个表示物体在某一方向上的拉伸或者压缩的程度,后一个表示物体承受剪应力时的角变形量。

?三维圆杆沿轴向拉伸时,它的截面面积随长度的增加而减少。

?这里,圆杆在轴向的伸长量与圆杆原长的比值为法向应变。

?应变是无量纲的量。

剪应变为形成直角的两边的角变形量,角度用弧度表示

 

力和变形之间的关系

 在弹性区域内,当知道位移时,很容易计算变形和应变。再利用胡克定律,可

以计算得到应力。

脆性破坏

脆性破坏发生后,扩散速度很快,几乎没有明显的塑性变形,这会导致严重的后果。像玻璃或者陶瓷,他们都是脆性材料。很有必要对脆性材料的表面晶粒进行研究,大晶粒是它的特点。与小晶粒相比,大晶粒更容易导致脆性破坏。脆性破坏的特点是在破坏发生在特定的晶体平面上,这个平面称为断裂面。由于几乎没有塑性变形,断面非常的光泽。通过检查可以发现,形成的断面像"河流"一样。这种方式与断裂的*终发生相匹配,在分析断裂进展方面很有帮助 。

 


原创作者:上海企想检测仪器有限公司

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