压力是什么?
本节介绍泊松比和应力,从应变测量的角度解释“应变”。
压力是什么?
当考虑产品的强度和结构时,“应变”(ε)这个话题总是会出现。
单元的应变
应变没有单位,因为它以比率表示膨胀(收缩)。换句话说,它被视为一个“无单位”的数。然而,为了表示“一个给定的数字代表一个应变”,“ST”(应变的缩写)或“ε”(因为应变通常用希腊字母ε表示)被加在数字之后。(与使用“%”和“ppm”的思路相同)由于strain代表的数值较小,所以微应变用前缀“μ”表示(micro, 1 × 10)−6),如“μST”或“με”。
泊松比和应力
如果你拉一根棒子,它的直径会随着棒子的膨胀而减小。膨胀(收缩)方向的应变称为“纵向应变”,直径方向(垂直于外力的方向)的变化称为“横向应变”(εh)。
纵向应变是物体在膨胀(收缩)方向上的比率。
2)侧向应变是直径方向变化的比值。
纵向和横向应变的比值称为“泊松比”,一般金属材料的比值约为0.3。
ν = |εh/ε| -公式3
那么,什么力在被拉的杆上起作用呢?在被拉杆的过程中,一个使其回到原始形状的力在起作用(其大小与拉力相同)。由于这个作用力,如果你停止拉杆,它会恢复到原来的形状。
将这个斥力除以横截面积(换算成单位面积的数值)得到的值称为“应力”(σ)。外拉力为P (N),截面积为a (m)2)时,应力为:
张力有方向(符号)吗?
张力也有方向,用加号或减号来表示膨胀或收缩的方向。
拉(扩张):正,收缩:负
应力和应变的关系
通过实验得到了应力与应变的关系。
以金属棒为例。如果它只是轻微弯曲,杆就会回到原来的直状态。但是,如果用力弯曲棒子,它不会恢复到原来的状态,而是会保持弯曲。允许恢复到原始状态的弯曲量(应变量)称为“弹性区域”,其上的区域称为“塑性区域”。在弹性区域,应力与应变之间存在线性关系,称为“杨氏模量”或“纵向弹性模量”,一般表示为“e”。
一旦杨氏模量(纵向弹性模量)已知,就可以从应变量中计算出应力。
σ =(材料基常数E) × ε -公式5
由应变量求出应力(受力)。
假设拉图中钢筋后,测得应变为485 μST,取应力。
条件:SS400 E的杨氏模量(纵向弹性模量)= 206 GPa, 1 Pa = 1 N/m2
从公式5:
σ = E × ε = 206 GPa × 485 μST
= (206 × 109) × (485 × 10−6) = 99.9 MPa
从公式4:
P = σ × a = 99.9 MPa × (0.01 m × 0.01 m)
= (99.9 × 106) × (1 × 10−4) = 9.99千牛顿
=大约10吨
因此,假设杆被拉了大约10吨的负荷。
应变仪
应变计的原理是金属的电阻随其膨胀/收缩而变化。
以原始电阻为R (σ),电阻变化为ΔR (σ),应变量为ε,这一原理表示为:
ΔR / R =比例常数K × ε -公式6
比例系数K称为“应变系数”,它是根据应变片所用的金属(合金)来确定的。在无载荷情况下,应变片的电阻一般为120 σ。在一般的应变测量中,电阻的变化最多是几个σ,因此需要采取具体的措施来实现精确的应变测量。
单元的应变
由应变量求出应力(受力)。假设应变量为485 μST,应变片的电阻为120 σ,应变系数为2.00。从公式6:
Δr = 2.00 × 485 μst × 120 σ = 0.1164 σ
令人惊讶的是,电阻仅改变了0.1164 σ。这种变化是如此微妙。


