F=k·x或△F=k·Δx
应力与应变的关系公式:F=k·x或△F=k·Δx,应力是应变的原因,应变是应力的结果。物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。
应力会随着外力的增加而增长,对于某一种材料,应力的增长是有限度的,超过这一限度,材料就要破坏。对某种材料来说,应力可能达到的这个限度称为该种材料的*应力。
当应变极小时,物体中质点由于形变带来的位移相对于物体的尺度极小,因此在数学处理中可以使用线性近似简化问题,也不用考虑坐标框架的转换问题。此时可以近似认为物体的几何&材料属性(如密度、刚度等)都和形变前一样。
而当应变较大时,上面的这些近似都不再成立,需要考虑形变后物体几何材料属性的变化。因此对极小应变大应变情况做了区分。
为规定应力分量的正负号,首先假设:法向与坐标轴正向一致的面为正面;与坐标轴负向一致的面为负面。进而规定:正面上指向坐标轴正向的应力为正,反之为负;负面上指向坐标轴负向的应力为正,反之为负。三个正面上共有九个应力分量(包括三个正应力和六个切应力)。此九个应力分量可写成如下矩阵形式:
应力分量的*个下标表示作用平面的法向;第二个下标表示应力作用的方向。正应力的两个下标是一样的,故用一个下标简写之。
由于切应力互等定理,上列矩阵中对角的切应力是相等的,即:τxy=τyx,τyz=τzy,τzx=τxz。因此,此矩阵为对称矩阵,九个应力分量中六个应力分量是独立的。
我们知道物理量可分为基本物理量和导出物理量,在结构和热计算中的基本物理量有:质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多,如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等,都与基本物理量之间有确定的关系,换算即可。
考虑到工程实践,比较常用的以下这套单位:
长度:毫米(mm)
力:牛顿(N)
质量:吨(t)
时间:秒(s)
应力:兆帕(MPa)
能量:毫焦(mJ)
密度:吨每立方毫米(t/mm3)
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