应力

物体中各部分之间的相互作用
应力(英文:stress),又称“胁强”,[2]指物体中各部分之间的相互作用。力越大且其作用的物体横截面积越小,应力就越大。在国际单位制中,应力单位为“牛顿/米2(N/m2),称为“帕斯卡(pascal)”,记作Pa。[3][8]
1638年,意大利物理学家伽利略·伽利雷(Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei)在著作《关于两门新科学的对话》(Dialogue Concerning Two New Sciences)[9]一书中第一次提出了梁的弯曲问题及强度计算的概念。18世纪至19世纪初,法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑(Charles Au gustin de Coulomb)[10]进一步发展弯曲理论,于1784年建立了圆轴扭转理论。后来,英国科学家托马斯·杨(Thomas Young)[6]在1807年首次给出弹性模量的概念,并讨论了剪切、弯曲、非弹性变形、冲击等问题。直到1822年,法国数学家奥古斯丁·路易斯·柯西(Augustin Louis Cauchy)[11]在纳维(Navier)等人的基础上,提出应力和应变的概念,并之后几年里发表一系列论文,提出了关于一点应变的概念,建立了以胡克定律为基础的弹性力学,从而形成了应力状态理论。[4][5]
应力的分类有多种,有单轴正应力[12]、简单剪应力[13]各向同性正应力[14]和组合应力[15]等,[16]它与应变有直接关系,应变是描述连续介质变形的物理量[17]应力在现实世界中具有广泛的应用价值,如在工业领域中,应力可用于产品检测,通过环境应力筛选迫使存在于产品中的、会变成早期故障的工艺缺陷提前变成故障,以便在产品投入使用之前进行排除或修正。[18]

定义

如图(a)所示,截面上围绕点
取一微小面积
,并设作用于该面积上的分布内力系的合力为
的比值表示
面积内,单位面积上内力的平均集度,称为平均应力,即
[19]