拉伸应力解释：定义、公式、单位和实例

拉伸应力是了解材料强度及其在现实世界中承受载荷的能力的基本概念。它是拉伸力与材料横截面积的比值。本文将讨论拉应力的定义、计算公式以及计算时的测量单位。

什么是拉应力？

拉伸应力是作用在材料上的拉伸力与该材料的横截面积的比率。使物体处于拉紧状态的单位面积力。拉伸应力是在标准化材料测试中测量的，以指示拉伸强度——材料在断裂前可以承受的最大应力。它是材料选择中的一个关键参数，当拉伸力作用在材料上时，或者换句话说，当物体处于“张力”下时，就会发生这种情况。

拉应力何时出现？

当拉伸力作用在材料上时，即物体受到拉力时，就会产生拉应力。

当拉应力作用于材料时可以计算什么？

当拉应力作用在材料上时，可以计算出许多基本属性，包括：

1。弹性模量

回弹模量是单位体积材料中弹性储存的能量的量。回弹性计算为弹性极限之前（材料开始塑性变形之前）拉伸应力-应变曲线下的面积。弹性表示处于应力下的材料中存储的能量，因为能量可以计算为力（应力）和距离（应变）的乘积。回弹模量具体是单位体积的。

2.弹性模量

弹性模量也称为弹性模量或杨氏模量，可以通过向材料施加拉应力来计算。弹性模量是拉伸应力与纵向应变（拉伸）之间的比率。它被计算为弹性截面中拉应力曲线的梯度。弹性模量表示材料在承受特定拉伸应力时会承受多大的应变。

3.断裂应力

断裂应力是材料断裂（断裂）时的拉应力。在拉伸应力试验中，断裂应力是试验结束时发生破裂时记录的应力。对于延性材料，断裂应力将低于极限拉伸应力，因为材料样品中会发生颈缩。

4。极限拉伸应力

极限拉伸应力是材料在断裂前能够承受的最大拉伸应力。在测试过程中（根据胡克定律），应力与材料在弹性变形区域的应变（拉伸）成正比。随着应变增加，材料开始塑性变形（不可逆）。最大拉应力将出现在材料塑性变形的某个点上——这是极限拉应力。当应变增加超过该点时，拉伸应力下降直至断裂。

拉应力公式

拉应力的公式就是力除以面积，写为：

σ =F/A

拉伸应力是施加的拉伸力与受拉材料的横截面积之比。

拉伸应力的单位是什么？

拉应力的单位是帕斯卡（Pa）。这是面积上的力，类似于压力；因此，拉应力与压力共用单位。因此，单位也可以用 N/m2 或 psi 表示。由于常见材料的拉伸强度大小，最常用的单位是 MPa (1 x 106 Pa)。

什么是拉应力符号？

拉应力的符号是希腊小写字母sigma σ。

如何计算拉应力？

要计算拉应力，首先从公式开始：

σ =F/A

拉伸应力的计算方法为所施加的拉伸力除以横截面积。第二步是确定作用在材料上的力，以牛顿或磅力为单位。第三步是计算力作用的横截面积。具体来说，这是垂直于拉应力方向的区域。必须考虑由于作用在物体上的拉应力而导致物体可能发生的变形。张力导致材料拉伸，从而使材料变薄并减小其横截面积。因此，最好在压力下进行测量。最后，用力除以横截面积计算出拉应力。

如何理解拉应力曲线？

要了解拉伸应力曲线，首先了解该曲线是如何创建的非常重要。将待测试的哑铃（或狗骨头）形状的材料放入机器中，并夹紧两端。然后夹具慢慢分开，增加材料的应变（位移）并产生应力。增加应变直至材料断裂，并在整个过程中测量应力。绘制了应力和应变之间的关系，X 轴上是不断增加的应变，Y 轴上是由此产生的应力。

其次，拉应力曲线上有一些需要识别的关键点——参见下图1：