根据实验可知:对于用相同材料制作的两根粗细不同的杆件,使之承受相同的轴向拉力,当拉力逐渐增大,两杆必将发生破坏,但细杆将首先被拉断(材料发生了破坏)。细杆发生破坏瞬时两杆的内力是相同的。这一事实说明:杆件的强度不仅和杆件横截面上的内力有关,而且还与横截面的面积有关。虽然两杆截面上的内力相同,但是由于截面尺寸不同,致使两杆截面上的内力分布密集程度(简称集度,用单位截面积上内力大小来表示)并不相同。细杆截面上的内力分布集度比粗杆截面上的内力集度大。所以,细杆更容易破坏。因此,在材料性质相同的情况下,判断杆件破坏的依据不是内力的大小,而是内力分布集度的大小。内力的集度称为应力。
受力杆件截面上某一点处的内力集度称为该点的应力。在构件的截开面上,围绕任意一点K取微小面积ΔA〔图5.6(a)〕,设ΔA上微内力的合力为ΔF。ΔF与ΔA的比值
称为ΔA上的平均应力。而将极限值
称为K点处的应力。
图5.6
应力p是一个矢量,一般既不与截面垂直,也不与截面相切。通常把它分解为两个分量,如图5.6(b)所示。垂直于截面的法向分量σ=pcosα,称为正应力;相切于截面的切向分量τ=psinα,称为切应力。
工程中应力的单位常用Pa和MPa。(www.xing528.com)
注意:
①应力是针对受力杆件的某一截面上某一点而言的,因此提及应力时必须明确指出杆件、截面、点的位置。
②应力是矢量,不仅有大小还有方向。对于正应力σ通常规定:拉应力(箭头背离截面)为正,压应力(箭头指向截面)为负,如图5.7所示。
图5.7
③内力与应力的关系:内力在某一点处的集度为该点的应力;整个截面上各点处的应力总和等于该截面上的内力。
设计杆件或判断杆件能否发生破坏时,在求出内力的基础上,还应进一步研究内力在横截面上的分布集度。通常将受力杆件截面上某一点处的内力集度称为该点的应力。应力表示了截面上某点受力的强弱程度,应力达到一定程度时,杆件就发生破坏。
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