Question

等效应力的大小说明了什么？

Answer 1

理论上来讲是可能的，在具体解释之前，我们先介绍一下“应力”这个对大部分人来说既陌生又不陌生的概念。

应力表示物体单位面积所受的力，有的人一听可能会反问，这不就是压强吗？大家中学都学过，的确，应力和压强有着相同的单位，但在实际应用中，却有着天壤之别。

区别一：

压强主要用在气体和液体（统称流体）中，如水压，大气压等等，均用压强来表示。而应力则主要用在固体材料中，在工业领域，比如我们不会说一块钢板受到了多大的压强，而会去分析他受到的应力。

区别二：

应力的概念比压强要丰富的多。压强表达的是笼统的概念，并不能体现出物体具体的受力状态。而应力则更具体，应力可分为正应力和切（剪）应力，一个物体是否会破坏，是有这两个应力的综合作用决定的。

物体受力的应力图，其中σ是正应力，τ是切应力。

在生活中，比如撕开一张纸，那这张纸受到的主要应力是切应力，而踩一脚泥巴，那泥巴受到的应力主要是正应力。如果用脚在地上摩擦，那么鞋子受到的力也主要是切应力，切应力过大也可导致鞋子被破坏（磨破）。

磨破的鞋底

正应力和切应力的综合作用在材料力学中通常称之为等效应力，等效应力的大小可以直接用来衡量物体是否会被破拆晌坏。也就是说，每一类材料，都有它能承旅历锋受的最大等效应力，这个值我能称之为抗拉强度，一旦物体所受到的等效应力超过其抗拉强度，那么该物体就会被破坏（断裂、脆裂）。

脆裂的钢化玻璃膜

讲到这里，我们再来看。

为什么我们生活中、战争中用的刀、枪要做得锋利呢？或者说要把刀枪的刃口做得很薄、很尖锐？同样是切一块肉，好的刀你只要轻轻一施力，肉就被切成了两半，而钝化了的刀切半天也切不开。

这些结果其实都是有应力决定的，应力是单位面积所受的力，即：

σ=F/A

其中σ为应力（这里可以是正应力或切应力），F为力，A为接触面积。

可以看到，在同样力的作用下，即F相同，若面积A减小，那么F/A就会增大，也就是应力σ会增大。

我们再回头看，其实也就不难理解为什么锋利的刀切肉很容易了，因为锋利的刀与肉实际接触面积很小，你只需要较小的力就可以使肉受到很大的应力，从而更容易达到肉的应力极限，也就是肉的抗拉强度，进而把肉切开了。

讲到这里，有人会着急的问，讲了半天，和细丝有什么关系？细丝又不是刀，我们都知道刀能切东西，细丝不一定可以啊。

其实，无论是细丝还是刀，它们的刃口都不是完全锋利的，也就是说并不是无限小的。这里以一把小刀为例，作者在显微烂让镜不同放大倍数下做了实际观测，可以看到，原本锋利的小刀，其实在放大之后它的刃口并不是所谓的“完全锋利”的，而趋向于一个圆弧。这恰恰是细丝的表面特征，因为丝也是圆形的。

从上述的分析中可以看到，当丝足够细的时候，它其实就相当于刀的刃口，越细的丝就对应着越锋利的刀。显然，只要丝的强度足够大，一样可以削铁如泥，普通肉体自然也不在话下。其实在机械行业中就有用细丝来加工金属的工艺，叫做线切割，虽然不是单纯的用线来割钢铁，但也揭示了细丝在切割行业的作用。当然，在夏天用细丝来将西瓜分成多等份也是不错的选择。