应变测试原理及工程实例每次面世的新型汽车或火车都在轻型化上下了很大功夫，以提高其速度及节省燃料。虽然使用薄的或细的轻型材料可以实现轻型化（效率化），但是如果不能保证必要的强度的话对安全性会有很大影响。相反，如果只考虑强度的话就会使重量增加，对经济性造成影响。因此， 在机构的设计上，安全性与经济性的协调也是非常重要的因素。为了在设计上既要保持这种协调性，又要保证强度，就必须要知道材料各个部位的“应力”。但是，以现有的科学水平，无法对这种应力进行直接测量及判定。因此要对表面的“应变”进行测量，进而计算出内部的“应力” 。1 应变测量原理1.1 基本概念所谓“应力” ，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图所示，在柱体的上面向其施加外力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。内力被物体（这里是柱体）的截面积所除后得到的值（单位面积上的内力）即是“应力”（单位为Pa帕斯卡或 N/m 2）。如圆柱横断面积为A（m2），所受外力为P（N 牛顿），由外力 =内力可得，应力。2()P PaA或者 N/m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。图 1棒被拉伸的时候会产生伸长变形l ，棒的长度则变为ll 。这里，由伸长量l 和原长 l 的比所表示的伸长率（或压缩率）就叫做“应变”，记作。1ll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，通常用61 10（百万分之一）“微应变”表示，或简单的用表示。棒在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为0d 的棒产生d 的变形时，图 2 直径方向的应变如下式所示：20=dd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。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。21==0.3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3 所示为一种普通钢材 （软铁）的应力与应变关系图。应力与应变成直线关系的范围内胡克定律成立，对应的最大应力称为比例极限。E或E应力与应变的比例常数E 被称为纵弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。如上所述，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。图 31.2 应变的大小应变到底小到什么程度呢？如图4 所示，从421 10m（每边长 1cm)的铁棒上面垂直施...
