工程應力

工程材料由於外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，並試圖使物體從變形後的位置恢復到變形前的位置。

在所考察的截面某一單位面積上的內力稱為工程應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。

基本介紹

• 中文名：工程應力
• 外文名：Engineering stress
• 特性：抵抗變形的內力
• 所屬學科：材料力學

工程應力狀態

物體由於外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，單位面積上的內力稱為應力。應力是矢量，沿截面法向的分量稱為正應力，沿切向的分量稱為切應力。

物體中一點在所有可能方向上的應力稱為該點的應力狀態。但過一點可作無數個平面，是否要用無數個平面上的應力才能描述點的應力狀態呢？通過下面的分析可知，只需用過一點的任意一組相互垂直的三個平面上的應力就可代表點的應力狀態，而其它截面上的應力都可用這組應力及其與需考察的截面的方位關係來表示。

工程應力的分類

正應力與剪應力

同截面垂直的稱為正應力或法向應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。應力會隨著外力的增加而增長，對於某一種材料，應力的增長是有限度的，超過這一限度，材料就要破壞。對某種材料來說，應力可能達到的這個限度稱為該種材料的極限應力。極限應力值要通過材料的力學試驗來測定。將測定的極限應力作適當降低，規定出材料能安全工作的應力最大值，這就是許用應力。材料要想安全使用，在使用時其內的應力應低於它的極限應力，否則材料就會在使用時發生破壞。

有些材料在工作時，其所受的外力不隨時間而變化，這時其內部的應力大小不變，稱為靜應力；還有一些材料，其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內部的應力也隨時間呈周期性變化，稱為交變應力。材料在交變應力作用下發生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠小於其靜載下的強度極限時，破壞就可能發生。另外材料會由於截面尺寸改變而引起應力的局部增大，這種現象稱為應力集中。對於組織均勻的脆性材料，應力集中將大大降低構件的強度，這在構件的設計時應特別注意。

物體受力產生變形時，體內各點處變形程度一般並不相同。用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。為此可在該點處到一單元體，比較變形前後單元體大小和形狀的變化。

工程應力測量工具

應力儀或者應變儀是來測定物體由於內應力的儀器。一般通過採集應變片的信號，而轉化為電信號進行分析和測量。

方法是：將應變片貼在被測定物上，使其隨著被測定物的應變一起伸縮，這樣裡面的金屬箔材就隨著應變伸長或縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時其電阻會隨之變化。應變片就是套用這個原理，通過測量電阻的變化而對應變進行測定。一般應變片的敏感柵使用的是銅鉻合金，其電阻變化率為常數，與應變成正比例關係。

通過惠斯通電橋，便可以將這種電阻的比例關係轉化為電壓。然後不同的儀器，可以將這種電壓的變化轉化成可以測量的數據。

對於應力儀或者應變儀，關鍵的指標有： 測試精度，採樣速度，測試可以支持的通道數，動態範圍，支持的應變片型號等。並且，應力儀所配套的軟體也至關重要，需要能夠實時顯示，實時分析，實時記錄等各種功能，高端的軟體還具有各種信號處理能力。

另外，有一些儀器是通過光譜，膜片等原理設計的。