材料的应力-应变行为

一、材料的应力-应变行为

衡量材料力学性能时常使用应力和应变两个物理概念，当材料受到外力作用时，从材料内部诱发一种与之抗衡、大小相等、方向相反的内力（反作用力），以抵抗这种外因作用。单位面积所受的内力（反作用力）即为应力（stress）。其计算公式如下：

σ=F/S

式中，σ为应力（MPa），F为外力（N），S为受力面积（mm2）

当外力为拉力时，产生的是拉应力（tensile stress）；当外力为压力时，产生的是压应力（compressive stress）；当外力为剪切力时，产生的是剪切应力（shear stress）（图2-1）。

外力以拉力、压力和剪切力或这些力的合力的形式作用于材料。拉应力起到抵抗外力将物体拉断的作用（图2-1（a））；而压应力起到抵抗外力将物体挤压在一起的作用（图2-1（b））；剪切应力通过一个或更多平面上分子层相互滑移来抵抗外力而产生变形或分离（图2-1（c））。应力会在与外力方向成45°角的平面产生最大剪应力（图2-1（d）），所以作用在单轴上的拉力或压力也能产生剪应力。

应变（strain）是材料在外力作用下，发生形状和尺寸的变化。其计算公式如下：(https://www.daowen.com)

应变（ε）=（变形后的长度-变形前的长度）/变形前的长度×100％

即　　　　　　　　　　　　ε=（L-L0）/L0×100％

式中，ε为尺寸变化；L0为原长；L为变化后的长度。

同样，可以用延伸率即变形后的长度与变形前的长度之比来表示应变。压应力、拉应力和剪切应力产生的变形分别称为压应变、拉应变和剪切应变，如图2-2所示。