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什么是实验应力分析？
2022-03-23 17:01:04· 来源：HBM测试测量
什么是实验应力分析?实验应力分析（Experimental StressAnalysis, ESA）是对材料的机械应力状态进行分析的一种方法，一般采用应变片进行测量和分析。通过本文您
什么是实验应力分析?
实验应力分析（Experimental StressAnalysis, ESA）是对材料的机械应力状态进行分析的一种方法，一般采用应变片进行测量和分析。通过本文您可以了解现有应力类别，以及如何从应变测量到应力状态测定等。
机械应力测定
应力定义为材料在外力作用下的物理响应（变形）。它通常是由施加的力（机械应力）导致材料变形的结果，但也经常受到材料或更大系统的力的影响。
应力细分如下:
- 类型：正应力和剪应力
- 来源：拉伸、压缩、弯曲、扭转、残余和热应力
- 状态：单轴、双轴、三轴或立体空间
此外，与来源有关的应力分为正应力和剪应力。此外，应力可以根据状态细分。
基于来源和类型定义应力
与弯曲应力、扭转应力等以其来源命名的应力不同，按照类型定义可分为拉向应力（正）和压向应力（负），以及法向应力和剪切应力。
残余应力（或固有应力）由力内部效应产生，例如：
- 热处理件在淬火过程中体积的不均匀变化
- 金属铸造或塑料制品注塑的不均匀冷却
- 机械加工的焊接或锻造件
- 较大的物体，本身自重导致
热应力是发生在系统中的一种残余应力，其大部分是由于不同热膨胀的部件连接在一起，防止了材料自由热膨胀导致的，也可能是由于不均匀加热导致的。
余应力和热应力对材料的影响与加载应力相似，其降低了材料的承载能力。因此，只有对残余应力进行定量和定性分析，才能充分确定结构件操作是否安全的问题。在残余应力分析是，只有将这些应力“释放”时，才能测定这些应力，并测量材料在非应力状态下的弹性松弛程度。应力的释放可以通过多种方式进行，如钻孔法或环芯法等。
基于状态定义应力
应力状态细分如下：
- 单轴应力状态：仅在拉伸和压缩过程中发生
- 双轴或平面应力状态：如果应力发生在相互垂直的两个轴上，就会发生这种情况。理论上，平面应力的有效方向可分解在呈90°的两个轴上
- 三轴或三维应力状态：如果力作用在空间的任何方向，则会出现这种情况。与平面应力状态相似，三轴应力可分解在三个相互垂直的主轴上
应变测量是有一定局限性的，因为其安装黏贴在结构件的可接触表面上进行测量，因此只能提供部件表面应力状态的信息。
单轴和平面应力状态相对简单，通过应变测量技术即可完成。三维应力状态则存在问题，因为通常无法沿第三轴（发生在物体内部）获得所需的测量值。然而，在受外力作用的三维物体，最大应力一般都位于表面！（例外：赫兹效应问题）。
通常来说，工程师仅对最大应力感兴趣，进行表面应力测定就足够了。内部状况的重要性较小。
如果应变可以沿第三轴测量，即物体深度，三维应力状态则可用应变测量来分析。例如，将应变片铸入到塑料件中。这也可能用于土木工程领域，在浇筑过程中将应变测量设备嵌入混凝土中。
根据测得的应变进行应力测量
机械应力无法直接测量。X射线技术是个例外，在这种技术中，微观范围内的材料应力可以通过晶体晶格结构的变形来测定，即通过原子分离的相对变化来测定。该过程仅限于被测物体表面5到15μm深度。
应力计算可根据材料强度理论进行计算，也可采用应变片进行测量。后一种方法基于胡克定律。
机械应力可由受力F与受力材料横截面积A的商表示:
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