应力与应变概念及实验应变片原理VIP免费

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。 图1 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。 应变片的原理 将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。 应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即： 其中，R：应...