压力和压力有什么区别?


Answers:


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压力是施加在有关材料表面上的力。由于它描述了分布的力(例如来自压缩气体或液体或堆积/堆积的固体的力),所以按面积进行了划分。

应力是通过所讨论材料的厚度分布的力。它按面积划分,因为力被材料的横截面共享(尽管并不总是均匀)。例如,如果您有一块实心的材料来支撑重物,则重物所受的力除以该块的宽度和深度会给您带来压力。


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我觉得这是一个过于简单的答案,给人的印象是应力只是发生在固体上的东西。流体中确实存在压力。区别在于压力是标量。它是各向同性的-在各个方向上都是相同的。另一方面,应力是张量,它是方向性的,但遵循某些框架不变性规则。
特里斯坦

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好。这还算公平。对我来说,尚不清楚如何期望得到一个正式的答案。我只是想以一种清晰的方式传达广泛的概念。显然,提出问题的人可以更清楚地解决他们的问题,而可以选择其他答案。
Ethan48 2015年

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尽管其中一些答案很接近,但它们(在撰写此答案时)在某种程度上都是不正确的。

压力和压力是密切相关的-实际上,有人可以说压力在某种意义上是压力的子集。具体而言,材料中的压力是材料中总应力的各向同性部分。压力是一个标量-在每个方向上都是相同的,而应力是一个张量,它可以捕获所有变形力。

压力和应力的关系如下:如果应力张量的分量由,则压力为(使用爱因斯坦表示法)σij

p=13σii

也就是说,压力与应力张量的对角线元素的平均值相反。

当更具体地讲边界条件或结构分析问题所施加的载荷时,它具体指的是给定区域上所施加的法向应力。


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压力和应力都是分布在表面上的力,但本质上是两个完全不同的概念。它们之间的主要区别是压力是外部的,压力是内部的

当您有一个物体时,压力是垂直于该物体“皮肤”上的表面力。

为了定义应力,想象一个在其表面上具有一组外力(作用和反作用力)的固体物体很有用。由于这些力,物体变形,直到其处于平衡状态。当您切割该对象并将其一部分切除时,将需要在切口暴露的表面上施加力,以使该对象保持相同的变形状态并使其处于平衡状态。这些内部表面力称为应力。

虽然将压力定义为垂直于对象表面,但此限制不适用于应力。应力可以沿内表面的任何方向施加。这是压力和压力之间的另一个区别。应力垂直于内表面被称为“正应力”(压缩或拉伸)。应力平行于内表面被称为“剪切应力”。


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可以说它们是密切相关的,但是虽然压力是更通用的,全向的(例如在气体中),但是应力是在实体中定义的,并且是张量-包括3个维度上的位移力和3个轴上的扭转力的因素。

在有压力的情况下,您将一个假想的活塞置于具有真空的气瓶中,并在活塞上安装了测力计,然后测量介质​​作用在该壁上的力,将其除以活塞表面。无论您如何旋转,其值都是相同的。

现在采取一堆应变计

在此处输入图片说明

并用混凝土覆盖它们,形成混凝土梁。首先,它们将显示相同的液态混凝土压力。但是随着混凝土固化,读数将发生变化。当光束沿外侧弯曲和变形时,一些会显示负值。其他将显示梁的横向压力,垂直于梁的长度施加其自重。如果压缩光束,则在长度方向上将获得非常大的值,但是当压缩的材料扩展到侧面时,会从轴向外产生微小的负值。如果尝试弯曲光束,则弯曲的外侧会出现一些小的负片,内侧会产生一些小的正片,然后光束会折断。抵抗负力(将其拉开)的能力会更弱,并且这些力会施加在折弯的外侧。

因此,当使用“应力”值时,除非给出完整的张量,否则始终必须写下要描述的应力的哪个方向-像压力一样放下它并没有帮助。


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一种校正-说应力发生在固体中而压力发生在气体中是不正确的。两者都发生-压力与总应力张量的第一个不变性有关。压力确实会在流体中发生-请查看Couette流作为一个简单的例子。
特里斯坦

@Tristan:是的,在流动的液体和气体中,用粘性力代替结构键。如果它们达到平衡,它很快就会变得平稳。OTOH,即使没有外力也可能保持固体。潜在应力是重要的工程问题。参见鲁珀特王子的下落,该下落的结构受到的最小破坏会导致整个物体爆炸,累积的潜在压力导致该下落的剧烈破坏。
SF。

(嗯,至少在完美的液体中;弯液面或毛细作用等表面张力效应在很大程度上与应力有关。但是,如果您使用大量不流动的液体,则方向性因素可以忽略不计。)
SF。

考虑到涉及流体的大多数工程问题都涉及到流体,因此,我认为这种区分是没有意义的。压力是一个连续的力学概念。它并不关心组成连续体的东西-这就是本构方程的目的。
特里斯坦

@Tristan:让我部分不同意。大多数涉及液体的工程问题都忽略了液体动力学的张力因素。当然,在某些领域(例如海洋工程)至关重要,但是在机械,工业化学,土木工程以及大多数分支机构中,它们处理大量液体以中等速度或高压运动,通常这才是真正重要的压力。 ,其余的通常被视为“让我们给它足够的剩余压力,以免打扰它”。
SF。

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压力是每单位面积施加的力。它是由于物体表面上的外力而产生的。

当施加外力时,为了避免变形,会产生称为应力的内力。压力和应力具有相同的单位。

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