什么是應(yīng)變？什么是應(yīng)力？應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系是什么？

什么是應(yīng)變？什么是應(yīng)力？對(duì)于非相關(guān)專業(yè)的朋友來說可能有疑問，網(wǎng)上搜到的答案有的過于專業(yè)看不太懂，沒關(guān)系，潤(rùn)息今天以通俗的方式，結(jié)合應(yīng)變計(jì)在工程上的應(yīng)用來給大家闡述下我們對(duì)應(yīng)力應(yīng)變的理解。

1.什么是應(yīng)變？什么是微應(yīng)變？應(yīng)變的單位是什么？

首先，安全監(jiān)測(cè)行業(yè)絕大部分是測(cè)量被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形，過大的變形可能會(huì)引發(fā)事故。比如結(jié)構(gòu)物開裂、下沉、與固定不動(dòng)的參照物之間的位移等，這些都是肉眼可見的比較大的變形，用測(cè)縫計(jì)、靜力水準(zhǔn)儀、位移計(jì)等能測(cè)出以毫米為單位的變形量。而被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部受壓或梁狀物外部因?yàn)閺澢a(chǎn)生的微小變形怎么去表示呢，答案就是應(yīng)變。

假設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的結(jié)構(gòu)物受力發(fā)生形變后的長(zhǎng)度變?yōu)長(zhǎng)'，那么它的長(zhǎng)度變化量ΔL=L'-L，而應(yīng)變?chǔ)啪褪亲兓喀與原長(zhǎng)度L的比值，公式如下：

ε = ΔL / L

那么應(yīng)變的單位是什么？從公式上可以看出，應(yīng)變是一個(gè)比值，它是無量綱的，就是沒有單位。那么什么是微應(yīng)變呢？由于ΔL很小，通常是微米級(jí)的，所以算出來的應(yīng)變值很小，小數(shù)點(diǎn)后面很多位，不便于顯示與查看，故而引入科學(xué)記數(shù)法10^-6，就叫微應(yīng)變?chǔ)苔牛梢岳斫鉃槲?yīng)變的單位就是10^-6，我們的應(yīng)變計(jì)測(cè)量范圍就是±1500個(gè)微應(yīng)變，正表示拉伸，負(fù)表示壓縮。

2.什么是應(yīng)力？應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系是什么？應(yīng)變?cè)趺从?jì)算應(yīng)力？

應(yīng)變是被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部微小的變形，那么為什么會(huì)變形呢？因?yàn)樗惺芰送饬?，以橋墩為例，假如橋面上駛來一輛滿載的貨車，那么橋墩就會(huì)承受額外的壓力產(chǎn)生壓縮及壓應(yīng)變，而橋墩內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力去抵消外力克服形變，這個(gè)內(nèi)部的力就是應(yīng)力。應(yīng)力的定義是單位面積上所承受的力，實(shí)際是就是壓強(qiáng)，單位是MPa。那么應(yīng)變量跟承受的應(yīng)力變化量有什么關(guān)系呢，請(qǐng)看計(jì)算公式：

σ = ε·E

式中 σ 表示應(yīng)力，E 是被測(cè)物的彈性模量，彈性模量又稱楊氏模量，是描述材料彈性的物理量，可以把它看成材料抗變形的能力（剛性），從微觀上說，就是原子、分子之間的鍵合強(qiáng)度。發(fā)生同樣變形（應(yīng)變值一樣）的兩種材料，抗變形能力越強(qiáng)（彈性模量大）的材料，所承受的應(yīng)力越大。比如同樣大小的豆腐和鐵塊，若使它們的高度壓縮1mm，前者只需徒手輕輕一壓，后者則必須借助工具了。

常見的工程材料都可以查表得出彈性模量，比如C30混凝土的彈性模量是30000MPa(1N/mm²=1MPa)，碳鋼的彈性模量是206GPa。

綜上所述，在無法直接測(cè)量?jī)?nèi)部應(yīng)力的情況下，可以測(cè)出應(yīng)變?cè)俪艘圆牧系膹椥阅Ａ克愠鰬?yīng)力。

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