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应力（ Stress）和应变（ Strain）是工程中比较常用到的两个概念，很多时候甚至会混用，实际上这两个词在工程中有非常精确和非常不同的定义。 应力是当力作用在材料上时材料承受的内部压力的作用值。它跟力和作用面积相关，力越大或作用面积越小，材料 变形的可能性就越大。跟压力一样，通过将作用力除以作用的面积来测量应力，即：应力 =力 /面积。 应变是由于应力而发生的变化。如果一种材料受到力的应力，它通常会改变形状并变长一点（如果把它拉开）或变短一点（如果把它推到一起）。应变定义为力产生的长度变化除以材料的原始长度。因此，如果拉动一块 10厘米长的松紧带，它会拉伸 1厘米，则应变为 0.1。 不同的材料在相似的应力下表现出截然不同。如果给橡皮筋施加压力，通过拉动，它会相应地伸展；释放压力，弹力带恢复到原来的形状。当应力消除后材料恢复到原来的形状和尺寸，这就是 弹性形变。许多材料都有这种行为，包括橡胶、一些塑料和许多金属（不要惊讶，当涉及非常小的力时，它们具有完美的弹性）。最终，弹性材料会达到无法承受额外应力并永久拉伸的程度，这种变化称为 塑性形变。 在工程中应力和应变非常重要，往往需要克服应力和避免应变，这就需要 应力分析和应变测量。最常用的就是应变计，根据工作原理的不同总共有五种类型： 机械式、液压式、电阻式、光学式和压电式。 一、机械式 这种是最简单的应变测量，就是在坚硬的有机玻璃塑料上画线条做刻度，有时也称为“裂纹监视器”。实际上它是由两个独立的塑料层组成的，底层有刻度尺，顶层有红色箭头或指针。将一层粘到可能出现裂缝的一侧，另外一层粘到另外一侧，一旦裂缝崩开，层间就会出现相对滑动，通过指针在刻度上的移动可以清楚的观察出应变量。 二、液压式 液压式应变片提供了另外一种解决方案，其工作方式与简单的注射器非常相似。注射器本质上是液压活塞，大活塞中的液体小运动会在与其相连的小活塞中产生更大的液体运动。只需将大活塞连接到产生应变的任何物体上，然后在较小的管中使用较小的活塞，并标有刻度，以指示发生了多少运动，活塞的相对大小决定了尝试检测的运动被放大了多少。通常，这样的液压应变仪会将运动量乘以 10倍左右，最常用于地质学和地球科学。 三、电阻式 在工程上使用最多的一种应变片，主要是利用金属材料在形变时电阻的变化来测量应变。在这类应变片中有布线图案，这些布线图案就是一些金属丝，应变片跟着材料变形，金属丝要么被推到一起，要么被拉开。金属丝的宽度改变会带来自身电阻的改变，只要测量到电阻的改变，再通过适当的转换，就可以计算出应变。 四、光学式 有些材料在受到应力和应变时会改变它们的光学特性 ——玻璃和塑料。尽管玻璃是一种非常有用且用途广泛的材料，但它易碎，而且可能非常危险，如果承受的压力太大，它可能会在没有任何警告的情况下突然破裂或碎裂。对于平板玻璃店面窗户或汽车挡风玻璃，这是一个比较头疼的问题。检测玻璃应变的一种方法是以一定角度将偏振光照射到玻璃上，一些光会被反射，一些会被透射；透射光和反射光的相对量将根据玻璃承受的应变程度而变化，通过测量反射光量，可以精确测量玻璃上的应变。 五、压电式 有些类型的材料比如石英晶体和各种类型的陶瓷，实际上是 “天然 ”应变仪。如果推拉它们，它们会在相对的面之间产生微小的电压。这种现象称为压电，它是石英表中产生计时信号的一种方式，石英表就是依据这个原理制造的。测量来自压电传感器的电压，可以非常简单地计算应变。压电应变计是最灵敏的和可靠的，可以承受多年的重复使用。它们也被称为压电 换能器，将机械能转化为电能。 应变计广泛应用于检测和测量力和力相关的参数（例如扭矩、加速度、压力和振动）的传感器中。因此，我们常用的传感器有压阻式和压电式，实际是根据它们的工作原理来分的。 免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！信息来源网络，稍作整理，不代表本工作室观点，仅做橡胶行业技术人员参考。本公众号以网摘为主，目的是做橡胶行业免费开放的交流平台，共同提高橡胶行业技术人员认知，没有任何商业目的。 |
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