变形阻力与负载力的关系及应用

外力作用于负载，会使负载变形。负载对外力的反作用力——变形阻力，也是一种负载力。

（1）固体

外力使固体变形，大体有以下两个阶段。

1）弹性变形：在这个阶段，如果外力消失，固体会恢复到原来的形状。这个阶段中，固体对外力的反作用力被称为弹性力。

弹性力的大小取决于固体的形状和材料特性。

普通压簧的弹性力与变形量成正比（见图2-5）。

图2-4 液压缸受到的重力引起的负载随运动而变化

a）挖掘机液压缸示意 b）工况变化示意

1—动臂缸 2—斗杆缸 3—铲斗缸

图2-5 压簧的压缩量与弹性力

L₀—原始长度 W—外力 F—弹性力 L₁—弹簧压缩后长度 S₁—压缩量 F₁—在压缩量 S₁时的弹性力

看似刚硬的金属梁、花岗岩、玻璃等，也都有弹性，只是需要很大的作用力才会发生很小的变形，也就是说，有很大的弹性力。

在液压缸迫使负载变形时，弹性力是正负载力；在液压缸退回时，弹性力就成了负负载力。(www.xing528.com)

2）塑性变形：如果外力超过材料的弹性极限，固体会发生永久性变形：即使外力消失，也不会再恢复到原来的形状。在锻压、折弯时发生的就是如此。

如果继续施加外力，变形增大，到一定程度，物体破裂分离。例如，在剪切刀下发生的情况。

而几乎没有塑性变形阶段，直接破裂的材料，如普通玻璃、灰铸铁等，就被称为脆性材料。

（2）主动性负载力与被动性负载力

重力，是时时作用着的，你爱，你不爱，它总在，不离不弃（见图2-6a）。所以，属于主动性负载力。对于主动性负载力，液压缸是无法控制的：或是克服，或是退让。在控制负载运动时重力是始终不能忽视的。

而弹性力，只有在液压缸触及负载，使之发生变形时（见图2-6b），才会反作用于液压缸，即所谓“人不犯我，我不犯人”。所以，这种负载力是被动性的。

图2-6 主动性与被动性负载力

a）主动性 b）被动性

只有在负载力是被动性时，才有可能通过控制运动来控制负载力。由此，常造成一个印象：“压力由运动决定”。其实，直接决定液压缸中压力的还是负载力。

（3）液体、气体的弹性

气体、液体的形状不固定，可以随意改变。但若以为其体积也可以随意改变，那就错了。气体、液体也都有弹性。要减小其体积，必须施加压力。

气体体积被压小时，其反作用力——弹性力就会增加，大致与体积成反比。体积越小，反作用力——压力越大。把一个气球压爆，就是这一过程最直观的表现。

液体被加压以后，体积也会缩小，但少得多。其弹性，介于气体和固体之间（详见3.2节）。