外力、内力和应力

(一)外力和内力

力是物体间的相互作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变。力是矢量，基本要素是大小、方向和作用点。在力的图示中用带箭头的线段代表力：线段的长度按一定比例尺表示力的大小；线段一端的箭头表示力的作用方向；线段的一个端点表示力的作用点。

对一个具体物体来说，力可以分为内力和外力。

外力：是指其他物体作用于所研究的物体上的力。外力又可以进一步分为面力和体力。①面力是指作用在物体表面上的力，如围岩的压力、流体压力、风力及固体间接触面的作用力。②体力是分布在物体内各质点上的力，如重力、电磁力等。

内力：是物体内质点间的相互作用力。内力又可分为固有内力和附加内力。①固有内力是指没有外力作用时物体内质点间的相互作用力。正是固有内力使物体保持其形状和特有的力学性质。②附加内力是在外力的作用下固有内力的改变量。显然，附加内力引起物体变形。因此，固体力学中所说的内力就是指附加内力。

内力和外力是相对的，视研究尺度不同而有所不同。例如，地心引力对地壳而言是外力，但对整个地球而言则是内力。

在外力作用下，地质体内将产生内力。为确定地质体内某一截面上的内力，通常采用截面法。设一地质体在若干外力作用下处于平衡状态(图3-1)，沿M-N截面将其分为A、B两部分。取A部分为分离体。若使A部分保持平衡，截面M-N上必有连续分布的内力与A部分的外力构成平衡力系，这些作用于A部分M-N截面上的内力实际上是B部分对A部分的作用力，称为M-N截面上的内力。

图3-1 截面法示意图

(二)应力

为确定内力在M-N截面上的分布，在截面M-N上O点附近取一微小面积ΔA(图3-2)，在面积ΔA上作用内力Δ，则：

构造地质学(第二版)

Pm称为该面积上的平均应力。

图3-2 应力示意图

显然，平均应力Pm并不能真正反映ΔP在ΔA上的真正分布状态，其近似程度与ΔA的大小有关。为求得应力在O点附近的真正分布状态，将ΔA取极限值，则：

构造地质学(第二版)

P称为截面M-N上点O处的全应力。

根据力的分解法则，可将全应力P分解为垂直M-N截面的应力——正应力和平行M-N截面的应力——剪应力。通常正应力用σ表示，剪应力用τ表示。根据力的合成原理，则有：

P2=σ2+τ2 (3-3)

国际单位制中，应力单位为帕[斯卡](Pa)(1Pa=1N/m2)。

正应力可使岩石受到压缩，称压应力，用正值表示(σ＞0)；也可以使岩石受到拉伸，称张应力，用负值表示(σ＜0)。在固体力学和部分构造地质学教科书中，正应力的符号规定与此相反。

剪应力有使物体发生剪切滑移的趋势。使物体有顺时针剪切滑动趋势的剪应力为负值(τ＜0)，反之为正值(τ＞0)。

力学中合外力----所有外力的矢量和；

外力----你所讨论的物体系统以外的其它物体对你所讨论的物体系统的作用力！

内力-----你所讨论的物体系统内部各物体之间的相互作用力！！OK？