查看“︁壓縮 (物理)”︁的源代码

[[File:Compression_applied.svg|右|缩略图|426x426像素|單軸向压缩]]
{{broader|應力}}
在[[力学]]中，'''压缩'''是指在某物體、材料或{{en-link|結構系統|Structural system|結構}}的不同点上施加内向力（推力），目的是在一个或多个方向上缩小其尺寸<ref name=Beer>Ferdinand Pierre Beer, Elwood Russell Johnston, John T. DeWolf (1992), "Mechanics of Materials". (Book) McGraw-Hill Professional, {{ISBN|0-07-112939-1}}</ref>。它与[[張力]]恰好相反，后者是向外力（拉力）。在建設工程中，工程師要考慮到材料和结构的[[抗壓強度]]。

單軸向压缩（uniaxial compression）是指只在一個方向有壓縮力，壓縮力會使物體在此方向的長度變短<ref>Erkens, Sandra & Poot, M. The uniaxial compression test.  Delft University of Technology. (1998). Report number: 7-98-117-4.</ref>。壓縮力也可以從多個方向一起施加，例如從一個板的各邊，或是從[[圆柱体]]的側表面，此壓縮力會使面積變小（雙軸向壓縮力），也有可能從一個物體的各個面施加壓力，使其體積變小。

以技術觀點來看，一物體的某一點受到特定方向的壓縮，也就是有[[應力]]向量的壓力分量<math>x</math>在該方向上，且與物體表面的法向量方向恰好相反。若應力向量本身就和物體表面的法向量方向相反，則稱該物體在<math>x</math>承受純壓應力。固體壓縮的量會和<math>x</math>的方向有關，也有可能物理在某方向受壓縮，而在其他方向受擴張。若應力向量在所有方向都是純壓應力，則稱此材料受到各向同性壓縮（isotropic compression）、流體靜壓力壓縮（hydrostatic compression）或體積壓縮（bulk compression）。這也是液體或氣體唯一可以承受的靜壓縮<ref>Ronald L. Huston and Harold Josephs (2009), "Practical Stress Analysis in Engineering Design". 3rd edition, CRC Press, 634 pages. ISBN 9781574447132</ref>。各向同壓縮會影響物體的體積，其程度可以用[[体积模量]]來說明。

壓縮的逆過程是膨脹，物體的體積會因此而變大。在[[纵波]]的[[机械波]]裡，介質移動的方向和波相同，因此會有壓縮區域以及稀疏區域。

== 影響 ==
物體受到壓縮應力（或是其他應力）時會出現[[形變]]，形變可能小到不容易查覺，不過形變會讓原子或分子的平均相對位置有變化。形變可能是永久的，也可能在外力消失後就會復原。若是後者的情形，是因為形變產生了抵抗外在壓縮力的力，而且此力最終可能和外力平衡<ref name  =ONE>Fung, Y. C. (1977). A First Course in Continuum Mechanics (2nd ed.). Prentice-Hall, Inc. ISBN 978-0-13-318311-5.</ref>。

液體和氣體無法承受單軸向壓縮或是雙軸向壓縮，上述兩種情形下，液體和氣體會立刻永久變形，不會有抵抗外在壓縮力的力。液體和氣體可以承受[[各向同性]]的壓縮，而且可以暫時的壓縮，就像空氣傳播[[聲波]]。

[[File:Corset 1900.jpg|thumb|100px|束緊的[[束腰]]在腰上施加雙軸向的壓縮]]
一般物體在各向同性壓縮下，其體積都會變小，在雙軸向壓縮下截面積會變小，在單軸向壓縮下長度會變短。不過形變不一定均勻，也不一定會延著壓縮力的方向。至於沒有承受壓縮力的哪些方向<ref name  =ONE/>大部份物體在會在這些方向膨脹，不過也有些物體不會變化，或者反而收縮的。材料受應力以及對應的形變，是[[连续介质力学]]中的重要主題。

== 用途 ==
[[File:Compression test.jpg|right|thumb|150px|[[万能试验机]]上的壓縮試驗]]

固體的壓縮在[[材料科学]]、[[物理学]]及[[结构工程]]都有應用，壓縮也會產生相當的[[應力]]和[[張力]]。

透過對物體壓縮，可以量測一些材料性質，例如[[抗壓強度]]或[[弹性模量]] can be measured.<ref>Hartsuijker, C.; Welleman, J. W. (2001). Engineering Mechanics. Volume 2. Springer. ISBN 978-1-4020-412</ref>。

為了節省空間，氣體會高壓壓縮成為[[瓶裝氣]]，以此儲存或是運送。略為加壓的空氣或是其他氣體也可以用在充填[[气球]]、[[充气船]]或是其他{{link-en|充氣結構|inflatable structure}}。壓縮液體常用在[[液压机械]]及[[水力压裂]]。

== 引擎 ==
=== 內燃機 ===
[[内燃机]]裡的爆炸混合氣體在點火之前會先壓縮，以提昇引擎的效率。例如[[奧圖循環]]中活塞的第二段行程就是壓縮第一段行程進入氣缸的氣體<ref>{{Cite book |last=Heywood |first=John |url=https://books.google.com/books?id=OmJUDwAAQBAJ |title=Internal Combustion Engine Fundamentals 2E |date=2018-05-01 |publisher=McGraw Hill Professional |isbn=978-1-260-11611-3 |language=en}}</ref>。

=== 蒸汽機 ===
[[蒸汽機]]中的「壓縮」是在在活塞的衝程完全結束之前關閉蒸汽机的排氣閥，讓部份氣體留在氣缸內。在活塞衝程完成時活塞會對空氣作功，也形成活塞的緩衝墊，使活塞速度迅速降低，減少往復運動部件的慣性對蒸汽機造成的應力<ref name="Wiser">{{cite book|title=Energy resources: occurrence, production, conversion, use|last= Wiser |first= Wendell H.|year= 2000|publisher= Birkhäuser|isbn= 978-0-387-98744-6|page= 190|url= https://books.google.com/books?id=UmMx9ixu90kC&dq=steam&pg=PA190}}</ref>。此壓縮也避免了下一個行程新鮮蒸汽進入氣缸的衝擊。
== 相關條目 ==
* [[挫曲]]
* [[紙箱堆碼試驗]]
* {{link-en|受壓構件|Compression member}}
* [[抗壓強度]]
* [[纵波]]
* [[P波]]
* {{link-en|稀疏區|Rarefaction}}
* [[材料力学]]
* {{link-en|Résal效應|Résal effect}}
* {{link-en|平面應變壓縮試驗|Plane strain compression test}}
==参考文献==
{{reflist}}

[[Category:机械工程]]
[[Category:连续介质力学]]