基本介紹
- 中文名：拉伸應力
- 外文名：Tensile Stress
- 單位：MPa
- 方向：垂直於截面方向
- 符號：σ
- 研究領域：材料力學
應力的概念,應變的概念,對比,拉伸應力計算,應力應變曲線,測量工具,
應力的概念
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，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點單位面積上的內力稱為應力。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。
常見的應力形式
常見的應力形式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。
應變的概念
應變又稱“相對變形”。物體由於外因(載荷、溫度變化等）使它的幾何形狀和尺寸發生相對改變的物理量。物體某線段單位長度內的形變（伸長或縮短），即線段長度的改變與線段原長之比，稱為“正應變”或“線應變”，用符號ε表示；兩相交線段所夾角度的改變，稱為“切應變”或“角應變”，用符號γ表示。在變形前為六面體形狀的單元體，其形變可分解為六個獨立的分量，故應變也有六個獨立的分量即三個線應變分量
和三個角應變分量
。變形後單元體積元素的改變值與原單元體積的比值稱為“體積應變”。
對比
拉伸應力與壓應力的區別
一個圓柱體兩端受壓，那么沿著它軸線方向的應力就是壓應力。壓應力就是指使物體有壓縮趨勢的應力。 不僅僅物體受力引起壓應力，任何產生壓縮變形的情況都會有，包括物體膨脹後。另外，如果一根梁彎曲，不管是受力還是梁受熱不均而引起彎曲，彎曲內側自然就受壓應力，外側就受拉應力。
拉伸應力計算
平面假設：桿件的橫截面在變形後仍然保持平面，且垂直於桿的軸線。
拉伸應力示意圖
拉伸應力示意圖橫截面上各點只產生沿垂直於橫截面方向的變形-橫截面上只有正應力。
兩橫截面的縱向伸長都相等-橫截面上的正應力均勻分布。
結論：軸向拉伸時，桿件橫截面上各點處只產生正應力，且大小相等。
σ=N/A，N為拉力，A為作用點處的橫截面積。
σ的正負與N的正負相同，即拉桿σ為正，壓桿σ為負。
應力應變曲線
靜載拉伸試驗所用式樣一般為光滑圓試樣，試樣工作長度(標長)
，
為原始直徑。靜拉伸試驗，通常是在室溫和軸向載入條件下進行的，其特點是試驗機載入軸線與試樣軸線重合，載荷緩慢施加，應變與應力同步，試樣應變速率
。在靜拉伸試驗得到的應力-應變曲線上，記載著材料力學行為的基本特徵，因此，應力-應變曲線成為理解材料基本力學行為的基礎和信息源。材料應力-應變曲線的應力和應變，一般用條件應力σ和條件應變δ表示
式中，P為載荷，
為試樣伸長量，
為原始標長，
為與P相對應的標長部分的長度，
為原始截面積。在拉伸過程中，試樣長度增加，截面積減小，但在上述計算中，假設試樣截面積和長度保持不變，因此稱σ為條件應力或工程應力(區別於拉伸應力)，δ為條件應變或工程應變。
應力應變曲線
應力應變曲線測量工具
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。
