?應變和應力：力學中的基本概念，揭開物體的變形之謎

　　應變和應力這兩個詞，對于非專業人士來說，可能會有些陌生。不過，我們可以借助一些生活中的例子來解釋這兩個概念。

　　一、什么是應變?

　　應變是指物體受到外力作用后，其形狀和大小發生相對變化的量。例如人站在一塊磚頭上，這塊磚本身會因為受力變的矮一點點(肉眼很難看見)，變矮的一點點就是物體的變形，降低后的高度差和原先的高度比則是今天我們要討論的應變。

　　二、應變的單位是什么?

　　由于應變是受到應力之后產生的相對變形率，是一種比值屬于無量綱數，因此應變沒有單位的。

　　我們的應變計測量范圍就是±1500個微應變，正表示拉伸，負表示壓縮。10^(-6)

　　三、應變是怎么計算的?

　　假設一個結構物的長度為L，那么發生變形后(壓縮或者拉伸)長度變成了L'，那么長度的變化量公式為：ΔL=L'-L。應變作為一種比值，其計算公式為：ε(應變) = ΔL(長度變化量) / L(原長度)。

　　由于ΔL很小，通常是微米級的，所以算出來的應變值很小，小數點后面很多位，不便于顯示與查看，故而引入科學記數法10^(-6)，就叫微應變με，微應變也是用來表示形變的變化程度1 με=(ΔL/L)*10^(-6)，即ε=10^6*με，也就是說微應變是應變的百萬分之一。

　　四、什么是應力

　　應力是指物體受到外力作用后，在物體內部產生的抵抗變形的力。舉個例子：一輛載滿貨物的貨車行駛到橋面上，橋墩會受到車子重量帶來的壓力而產生壓縮及壓應變，為了保證橋梁的安全運行，橋墩內部會產生一個力去抵消外力從而克服形變，這個內部的力就是應力。

　　應力的定義：單位面積上所承受的力，實際是就是壓強，單位是MPa。那么應變量跟承受的應力變化量有什么關系呢，把應力表示為σ，應變為 ε，他們之前存在這樣的關系公式：

　　σ = ε·E

　　其中E是被測的E 是被測物的彈性模量，是描述材料彈性的物理量，彈性模量越大，抗變形的能力就越強，材料越不容易變形，同理，發生同樣變形(應變值一樣)的兩種材料，彈性模量大，所承受的應力就越大。舉例：同樣大小的豆腐和磚塊，想要使它們的高度都被壓縮1mm，只需輕輕一壓，而磚塊則需要很大的力才能實現。

　　五、應變和應力重要性

　　在工程中，應變和應力是用來研究和描述材料在受力后的行為和性能的重要參數。通過測量材料的應變和應力，工程師可以了解材料的強度、剛度和疲勞特性，從而設計出更加可靠和安全的結構。

　　通過將應變計粘貼在結構物的表面或者嵌入到結構內部，還實時監測結構的應變和應力變化情況。如果發現結構的應變或應力超過了結構的極限值，就意味著結構可能存在危險，需要采取相應的措施進行加固或修復。