应变是描述物体在受力作用下长度变化的物理量,其计算公式如下:
\[
\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}
\]
其中:
\(\varepsilon\) 是应变,单位是无单位的量(比如1/长度或者百分比)。
\(\Delta L\) 是物体在受力下的长度变化,即伸长或缩短的量,单位是长度(比如米,毫米)。
\(L_0\) 是物体在不受力时的原始长度,单位同上。
这个公式表明,应变等于长度变化量除以原始长度。
胡克定律
胡克定律(Hooke's Law)描述了材料在弹性范围内受力时应力与应变之间的关系,其公式为:
\[
\sigma = E \cdot \varepsilon
\]
其中:
\(\sigma\) 是应力,单位通常是帕斯卡或牛顿每平方米(N/m²),它是物体在单位面积上受到的力。
\(E\) 是弹性模量,单位是帕斯卡(Pa)或吉帕(GPa)。
工程应力和应变
在工程中,应力和应变通常按下式计算:
\[
\sigma = \frac{P}{A}
\]
\[
\varepsilon = \frac{L - L_0}{L_0}
\]
其中:
\(\sigma\) 是应力(工程应力或名义应力)。
\(P\) 是载荷,单位是牛顿(N)。
\(A\) 是试样的原始截面积,单位是平方米(m²)。
\(L_0\) 是试样的原始标距长度,单位是米(m)。
\(L\) 是试样变形后的长度,单位是米(m)。
真应力和真应变
在材料力学中,真应力和真应变是更为准确的物理量,其计算公式如下:
\[
\sigma = \frac{P}{A}
\]
\[
\varepsilon = \frac{dL}{L}
\]
其中:
\(\sigma\) 是真实应力,单位是帕斯卡(Pa)。
\(P\) 是瞬时载荷,单位是牛顿(N)。
\(A\) 是瞬时截面积,单位是平方米(m²)。
\(dL\) 是瞬时伸长量,单位是米(m)。
\(L\) 是瞬时长度,单位是米(m)。
这些公式可以帮助工程师和科学家准确测量和分析材料在受力条件下的变形行为。