什么是应力？-【官网】上海喆峰机电设备有限公司

什么是应力？ 发布时间：2021-07-08 00:00:00

力的应力，应变与模量

力是改变物体运动方式或者发生形变的原因。外力平衡状态下，物体保持匀速直线运动状态（静止也是一种匀速）。但是，在这种状态下，物体真的如书中所说，刚体不发生形变，完全传递所有力吗？

自然界没有理想状态，也就没有完全刚体。因此，我们才会有材料学，才会有应力。

说到应力，就得提到两个人，一个就是大名鼎鼎的牛顿勋爵（Sir Isaac Newton），人类史上开挂人员之一，几乎所有研究都为后世开创了新的体系，成就多到一本书就写不完（挂在力学和微积分上的学生能绕地球二十圈），开创了经典力学的整体理论，牛到以他的名字命名力的单位。

另一个则是法国科学家帕斯卡（Blaise Pascal），相对来说开挂能力略小（图片也只有黑白的），最出名的就是对液压以及气压的研究，后世以他的名字命名压力（压强）的单位。

这两位在历史上似乎没有交流过的记载，但在科学计算中，牛顿=帕斯卡x平方米，因此也有了那个知名的笑话：

——抓住你了，牛顿！

——你看我脚下是啥。

——一米见方的地砖啊，怎么了？

——所以我不是牛顿，是帕斯卡啊！

——……

今天所说的应力并不是一直以来我们理解的力，而是一种特殊的内力（可以近似认为是“压强”）。

一个人站在一个立方体砖上，人通过砖块把重力传递到地面。此时，如果把砖块切成N片薄片，每一片都会传递相同的重力。所以，力并不是隔空从砖块的上表面传递到地面的，这中间的传递通过了砖块内部的每一层，形成了内应力。所以，应力就是每一片薄片上单位面积垂直传递的力，单位是传说中的一平方米上站一个牛顿：帕斯卡。当然，帕斯卡这个单位值过小（帕斯卡：我不背锅，找牛顿去！），用来衡量大部分的应力有点不够看，所以材料界基本都用兆帕(MPa)来作为单位。

当你站上砖块以后（请牢记世界上没有刚体），砖块自身也会因为受力而变矮一点点就是多了你这个累赘他才会高我一点点，这变矮的一点点就是物体的形变，而这个降低后的高度差比上原先的高度，就是所谓的应变。应变一定是受到了应力之后才会产生的相对原先形状的变形率，是一个比值。因此，应变是一个纯数值，没有计量单位。当然，当受力是反方向的话，压缩就变成了拉伸，应变也就成了拉伸应变，计算方法不变。

有了应力和应变，我们就能比较不同物体之间的抗变形的能力了。同样站在等体积的砖块和海绵上，海绵的变形肯定比砖块要大，这个差异就是抗变形能力。相同的应力条件下，应变越小，则抗变形能力越强。这样的抗变形能力，我们称之为模量。模量的单位和应力一致，为帕斯卡/兆帕/G帕。模量分为很多种，最常用的就是杨氏模量，由托马斯·杨在1807年提出（对的，杨氏双缝干涉实验也是他做的）。