应变和应力的关系及测量技术
在工程力学的研究中，材料的行为是其核心内容之一。材料的性能可以通过多种测试方法来评估，其中最重要的是对材料内部状态变化——应变与应力的分析。因此，这一部分将详细讨论应变、应力及其之间的关系，以及如何通过实验手段来测量它们。
应变与应力的定义
应变
工程力学中的一个基本概念是“伸长率”，也称为“线性扩展系数”。它描述了物体在受到拉伸或压缩时每单位长度所产生的位移。这种形状改变被称作“位移”或“挠度”。更一般地，任何形式的形状改变都可以用这个概念进行描述。
应力
另一方面，“内在张力”或者简称为“张力”，又常被称为"强度"（不宜混淆于材料强度），指的是施加给某个实体上面的外部作用所引起的一种分布式内在力量。在宏观尺度上，可以用压强（Pa）表示，但是在微观尺寸下则需要考虑到所有方向上的相互作用，因此通常使用张量形式表达。
应变与应力的关系
力-位移定律(Hooke’s Law)
对于许多金属来说，在一定范围内，其延伸率与施加给它们的拉伸相成正比。这条规则由罗伯特·休克(Robert Hooke)提出，被广泛应用于弹性塑料和其他类似材料。公式如下：
F = k * x
其中 F 是拉伸后的力量，k 是刚性的系数（模量），x 是原来的长度。
材料模型：弹性、塑性和脆化行为
根据不同条件下物质发生形状变化的情况，将可分为三大类型：弹性、塑性以及脆化行为。
弹性的对象会回到原始形态，只要没有超过其最大极限。
塑性的对象会保持新的形态，即使施加相同程度的外部力量后再次释放也不会完全恢复原样。
脆化现象则涉及到断裂，如钢铁等硬金属可能因突然增加太大的外部力量而导致断裂，而不是随着逐渐增加而屈服。
测量技术概述
为了理解和预测结构行为，我们需要能够准确地测量这些物理参数。在实际操作中，这些任务往往涉及到精密仪器设备，如剪切机、抗弯试验机、高温高压试验台等，它们允许我们以控制且可重复的手段对各种构件进行加载并记录响应，以确定它们各自在不同的工作点下的性能特征。此外，还有各种非破坏检测技术用于评估已存在结构如桥梁或管道中的损伤情况，如超声波探伤法、磁粉检验法等。
结论
本文介绍了工程力学中关于微观粒子水平上的机械荷载转换过程，并提供了解决问题的一系列工具，从理论基础到实际操作，涵盖了从基本原理出发，对结构设计至关重要的问题。这包括了如何利用这些知识来预测建筑物、桥梁甚至飞行器面板寿命，以及如何决定何时替换那些已经疲劳老化的事物，使我们的生活更加安全舒适。
