簡介
任何測量應變的設備,應變測量易與發生形變的物體連線在一起,因此使測量儀本身也發生形變。通過各種方法,如電阻,電容或電感的變化將形變轉化為能夠方便進行測量的電物理量的變化。
形變
在機械工程學裡, 形變定義為由於外力作用而造成的形狀改變,這外力可能是拉力、推力、剪力、彎力或扭力等。形變時常是用應變來描述。形變可能是暫時性的,就像放鬆的彈簧會回到原來的長度;形變也可能是永久性的,當物體不可逆地彎曲時便為永久形變。若過了一定的限度則不能恢復原狀,這樣的形變叫做塑性形變,此限度稱作彈性限度。
種類變形
根據不同的材質、大小和施加的外力,可能會對其物體造成尺寸型態的變化。
塑性變形
在拉伸應力下的塑性變形,其特徵在於應變硬化區和頸縮區域,最後破裂。過程中,應變硬化材料通過原子位錯移動變得更強。頸縮階段是表示,由試樣的橫截面面積減少。達到強度極限後,開始縮口。頸縮過程中,該材料可以不再承受最大應力和試樣中的應變急劇增大。 這種類型變形是不可逆的。然而,在塑性變形範圍內的對象將首先發生彈性變形,這是可逆的,因此該對象將返回到原來的形狀的一部分的方式。軟的熱塑性塑膠有一個相當大的塑性變形範圍韌性金屬,如銅,銀,黃金,鋼鐵,鈦,但不是鑄鐵。硬熱固性塑膠,橡膠,水晶,陶瓷具有最小的塑性變形範圍。
金屬疲勞
金屬疲勞,尤其是在飛機出現故障的一個重要原因,如德哈維蘭彗星事故的過程中得到很好的了解。有兩種方法來確定何時一部分是金屬疲勞的危險;預測會發生故障時,由於材料/力/形狀/疊代組合,並取代脆弱的材料,在此之前發生,或者進行檢查,以檢測微觀裂縫和進行更換,一旦他們發生。材料不是在產品壽命的金屬疲勞可能遭受的選擇是最好的解決方案,但並不總是可能的。通過減少應力集中,避免帶尖角的形狀限制了金屬疲勞,但並不能消除它。
彈性變形
物體受外力變形,如果在彈性限度以內,則外力去除後,就會恢復原狀。 這種類型的變形是可逆的。一旦力不再作用,該對象將返回到原始的形狀。形狀記憶金屬(如鎳鈦諾、橡膠)表現出大的彈性變形範圍內。 然而,在這些材料是非線性的彈性。普通的金屬,陶瓷和大多數晶體為線性的彈性和一個較小的彈性範圍內。
胡克定律是一個物理原理指出的力量F需要擴展或壓縮彈簧一段距離,x是距離成正比,k是一個常數,F/x。即, F = kx
線性彈性變形可參考胡克定律