如上图,在拉力不同时,在相同的横向力作用下,琴弦的变形是不同的,预拉力越大,琴弦挠度越小,表现出来的就是,刚度变大了,所以频率提高了,音调高了。这个拉力,相当于给了琴弦额外的约束,或者叫恢复力,只要琴弦离开平衡位置,这个拉力就会帮着让琴弦回到平衡位置,如果拉力较小,就需要比较大的挠度,这样的合力才能平衡外力,如果拉力很大,只需很小的挠度,合力就可以平衡外力了。所以拉力越大,回去的趋势就越强,而且琴弦横向如果大变形,会引起琴弦纵向伸长,拉力会进一步增大,拉力的效应就是双料加强。
索类构件,就可以通过这种方式来测应力水平。
所以在动力学里有个概念,构件受压时,横向自振频率会降低,受拉时,自振频率会升高,就是因为受压时,压力会促进已经发生的挠度继续增大,这就是所谓的二阶效应,而拉力的二阶效应是让构件恢复到平衡位置。这个轴力引起的刚度叫做几何刚度,还有个有意思的极端情况,压力大到让杆件综合刚度(弹性刚度+几何刚度)为零时,这个力正好是压杆的欧拉临界力,是不是很奇妙?
未完 待续。。。。