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应力与应变的关系探析

【摘要】:图2-8 切应力和切应变的方向a)切应力方向 b)切应变方向由上述可知,应力状态与应变状态具有相似性。对于应力与应变的关系,不妨从方向和大小两方面进行叙述。首先讨论应力方向与应变方向之间的关系。对切应力和切应变,可用图2-8来表示。而对于正应力和正应变的方向,就不是这样简单了。

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图2-8 切应力和切应变的方向

a)切应力方向 b)切应变方向

由上述可知,应力状态与应变状态具有相似性。对于小变形而言(不超过10-3~10-2数量级),两者的主坐标系是一致的。

对于应力与应变的关系,不妨从方向和大小两方面进行叙述。首先讨论应力方向与应变方向之间的关系。

对切应力和切应变,可用图2-8来表示。图2-8a的切应力方向对应于图2-8b的切应变方向,这很容易理解。而对于正应力和正应变的方向,就不是这样简单了。正应力为正值(受拉)时,正应变未必是正值(未必伸长);正应力为负值(受压)时,正应变未必是负值(未必收缩);正应力为零时,正应变未必为零(可能有伸长或收缩)。

为说明正应力和正应变方向的对应关系,也为说明应力分量与应变分量数值大小之间的关系,需要了解小变形时的应力与应变关系,它可叙述为:小变形时的应变分量正比于应力偏量,即

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式中 λ———常数;

ε1ε2ε3———3个主应变值;

σ1′、σ2′、σ3′———3个主应力偏量值。

主应力偏量定义为:设σ1σ2σ3为3个主应力值,则平均应力σm=(σ1+σ2+σ3)/3,那么,3个主应力偏量分别为σ1′=σ1-σmσ2′=σ2-σmσ3′=σ1-σm

由式(2-3),依照比例定律,又可导出以下公式:

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式(2-3)、式(2-4)、式(2-5)也适用于全量应变理论的应力与应变关系。