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1、*一、一、固体在外力作用下的一般情形固体在外力作用下的一般情形 形变形变(deformation)固体受外力作用所发生的形状变固体受外力作用所发生的形状变化，分为化，分为弹性弹性(elastic)形变形变和和塑性塑性(plastic)形变形变。(stress)：面积上内力的改变量。应力是固面积上内力的改变量。应力是固(strain)：固体在外力作用下固体在外力作用下所发生的相对形变量。所发生的相对形变量。固体受力作用而被拉伸的整个固体受力作用而被拉伸的整个过程如图所示。过程如图所示。BCEPPEBO O 3-4 固体的形变和弹性固体的形变和弹性 1 曲线曲线OP为直线，应力为直线，应力 与与应
2、变应变 成正比，点成正比，点P的应力是的应力是满足比例关系的最大应力，满足比例关系的最大应力，称称比例极限比例极限（P）。点）。点E的的应力应力 E是发生弹性形变的最是发生弹性形变的最大应力，称大应力，称弹性极限弹性极限。当应。当应力力 E时，发生塑性形变。时，发生塑性形变。点点C 对应的应力为对应的应力为 C，若，若把外力撤除，固体的应力与把外力撤除，固体的应力与应变的关系沿应变的关系沿O C变化，留下一定的剩余形变变化，留下一定的剩余形变OO。当应力达到点当应力达到点 B 对应的应力对应的应力 B时，固体就断裂，时，固体就断裂，B称为称为强度极限强度极限。BCEPPEBO O 2 有些固体
3、的弹性极限与强度极限十分接近，因有些固体的弹性极限与强度极限十分接近，因而塑性形变很小，称为而塑性形变很小，称为脆体脆体；有些固体的弹性极；有些固体的弹性极限与强度极限相距较远，可以产生很大的塑性形限与强度极限相距较远，可以产生很大的塑性形变，称为变，称为可塑体可塑体。实验发现，固体发生塑性形变后的硬度增大了，实验发现，固体发生塑性形变后的硬度增大了，若再要使它发生塑性形变，需要的外力比先前要若再要使它发生塑性形变，需要的外力比先前要大，称为大，称为加工硬化加工硬化。二、二、固体的弹性形变固体的弹性形变(Elastic deformation)弹性形变有多种，最简单的是长变和剪切。弹性形变有多
4、种，最简单的是长变和剪切。长变长变(tensile strain):固体在外力作用下沿纵向拉伸固体在外力作用下沿纵向拉伸或压缩。或压缩。3设有一均匀棒，如图所示。设有一均匀棒，如图所示。拉力规定为正力，形变拉力规定为正力，形变 L也也是正的，固体被拉伸，如图是正的，固体被拉伸，如图(a)；压力规定为负力，形变压力规定为负力，形变 L也也是负的，固体被压缩，如图是负的，固体被压缩，如图(b)。在长变的情况下，固体的拉在长变的情况下，固体的拉伸应变伸应变 n为为L 固体受到力固体受到力 发生长变，在任一横截面上出现的发生长变，在任一横截面上出现的应力应力 n为为L+L(a)L+L(b)4 根据胡克
5、定律，在比例极限内，根据胡克定律，在比例极限内，n与与 n间存在间存在线性关系线性关系 n=Y n 比例系数比例系数Y 称为材料的称为材料的长变弹性模量长变弹性模量或或杨氏模量杨氏模量 (Young modulus)，它取决于固体材料自身的性质。，它取决于固体材料自身的性质。剪切剪切：当固体受到大小：当固体受到大小相等、方向相反、相距很相等、方向相反、相距很近的两个平行力作用时，近的两个平行力作用时，在两力间的固体各横截面在两力间的固体各横截面将沿外力方向发生相对错将沿外力方向发生相对错动。物体错动的角度称为动。物体错动的角度称为剪切角剪切角 ，如图所示。，如图所示。）ABSABCD5固体的固体的剪应变剪应变 t为为当当 很小时，近似有很小时，近似有 t=根据胡克定律，应有根据胡克定律，应有 t=G t G为固体材料的为固体材料的剪切模量剪切模量(shear modulus)，简称，简称剪模量剪模量。若横截面的面积为若横截面的面积为S，则剪应力，则剪应力 由于外力由于外力 与作用面是平行的，故固体横截与作用面是平行的，故固体横截面上产生的应力都与该截面相切，如图所示称为面上产生的应力都与该截面相切，如图所示称为剪应力剪应力(shearing stress)。）ttS6