力學性能指標全盤匯總，對你一定有用！
有限元：
2020-09-29 08:42:22
閱讀數(shù)：
2959
分享到：
談到材料總會提到彈性模量、屈服強度、極限載荷等專業(yè)術(shù)語，你知道它們是什么含義嗎？以下力學性能指標匯總對你一定有用！
定義為理想材料有小形變時應力與相應的應變之比。E以單位面積上承受的力表示，單位為達因每平方厘米。模量的性質(zhì)依賴于形變的性質(zhì)。剪切形變時的模量稱為剪切模量，用G表示；壓縮形變時的模量稱為壓縮模量，用K表示；模量的倒數(shù)稱為柔量，用J表示。
切變彈性模量G，材料的基本物理特性參數(shù)之一，與楊氏（壓縮、拉伸）彈性模量E、泊桑比ν 并列為材料的三項基本物理特性參數(shù)，在材料力學、彈性力學中有廣泛的應用。其定義為：
式中，G(Mpa)為切變彈性模量，τ為剪切應力(Mpa)，γ為剪切應變(弧度)。
材料在彈性階段分成線彈性和非線彈性兩個部分，線彈性階段材料的應力與變形完全為直線關系，其應力最高點為比例極限，符號：σP。
材料受外力作用，在一定限度內(nèi)，消除外力，仍能恢復原狀，稱為該材料彈性形變階段。彈性極限即該材料保持彈性形變不產(chǎn)生永久形變時，所能承受的最大的應力，用σe 表示，單位為MPa( 或N/mm2 )。大多數(shù)金屬零件可以通過熱處理來提高其彈性極限。
物體在外力作用下發(fā)生破壞時出現(xiàn)的最大應力，也可稱為破壞強度或破壞應力。一般用標稱應力來表示。根據(jù)應力種類的不同，可分為拉伸強度( σt)、壓縮強度( σc)、剪切強度( σs)等。符號為σb，單位為MPa( 或N/mm2 )。
試樣在拉伸過程中，材料經(jīng)過屈服階段后進入強化階段，隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時所承受的最大力 ( Fb)，除以試樣原橫截面積 ( So) 所得的應力 ( σ)，稱為抗拉強度或者強度極限 ( σb)，單位為N/mm2 (MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計算公式為：
式中，Fb為試樣拉斷時所承受的最大力，N（牛頓）；So為試樣原始橫截面積(mm2)。
指的是材料抵抗彎曲不斷裂的能力。彎曲試驗中測定材料的抗彎強度一般指試樣破壞時拉伸側(cè)表面的最大正應力。在實驗室中，對材料的抗彎強度進行測試一般采用三點抗彎法和四點抗彎法。其中四點測試要兩個加載力，比較復雜；三點測試最常用。三點測試抗彎強度公式：
式中，F 為破壞載荷，L為跨距，b為寬度，h為厚度。
抗壓強度代號 σbc，指外力是壓力時的強度極限。公式
式中，p為抗壓強度，以每平方吋多少磅 (psi)、每平方公分、公斤為單位；P為壓力，以磅、公斤為單位；A為剖面面積，以平方公分、平方吋為單位。
代號 σc，指外力與材料軸線垂直，并對材料呈剪切作用時的強度極限。耐火材料中炮泥的抗剪強度稱為蝕亞值，單位MPa。有專用的炮泥蝕亞值測試儀。根據(jù)庫倫定律土的抗剪強度
式中，φ為內(nèi)摩擦角，c為土的粘聚力。
用圓柱形材料試件作抗扭實驗可求得扭矩和扭角的關系，相應最大扭矩的最大剪斷應力叫抗扭強度。扭矩在物理學中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛米N·m。
試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應力值即為屈服點。屈服點 σs 的計算公式
式中，Ps 為屈服點s 處的外力，Fo 為試樣斷面積，MPa等于N（牛頓）/mm2。
金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。
在給定的溫度下和規(guī)定時間內(nèi)，試樣發(fā)生斷裂的應力值，用符號 σ( T, t) 表示。其中 σ 表示應力，單位為MPa； T 為溫度，單位為℃； t 為時間，單位為h。例如： σ(700,1000)=200MPa，表示材料在700℃時，持續(xù)時間為1000h，的持久強度為200MPa。
金屬在某一溫度下經(jīng)過一定時間后，蠕變量不超過一定限度時的最大允許應力。如 σ(6000,11000)=294Nmm2表示在600℃經(jīng)1000h，蠕變量不超過0.1%的最大允許應力為294Nmm2。
將壓頭（金剛石圓錐，鋼球或者硬質(zhì)合金球）按兩個步驟（初實驗力和主實驗力）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間卸除主實驗力，測量在初實驗力下的殘余痕深度 h。洛氏硬度沒有單位，是一個無綱量的力學性能指標，其最常用的硬度標尺有A、B、C三種，通常記作HRA、HRB、HRC，其表示方法為硬度數(shù)據(jù)+硬度符號，如50HRC。
將相對面夾角為136°的正四棱錐金剛石壓頭以一定的載荷壓入試樣表面，并保持一定的時間后卸除試驗力，所使用的載荷與試樣表面上形成的壓痕的面積之比。代號為HV，計算公式為：
式中，F為負荷（牛頓力），S為壓痕表面積（平方毫米），α為壓頭相對面夾角=136°，d為平均壓痕對角線長度（毫米）。
報告維氏硬度值的標準格式為xHVy。例如185HV5中，185是維氏硬度值，5指的是測量所用的負荷值（單位：千克力）。
根據(jù)規(guī)定形狀的壓針在標準彈簧壓力作用下，于規(guī)定時間內(nèi)壓入試樣的深度轉(zhuǎn)換成的硬度值，代號為HS。
指在拉力作用下，密封材料硬化體的伸長量占原來長度的百分率 (%)。彈性恢復率是指：密封材料硬化體產(chǎn)生的變形能否完全恢復的程度 (%)。伸長率越大，且彈性恢復率越大，表明密封材料的變形適應性越好。代號：δ，單位：%。
材料受拉力斷裂時斷面縮小，斷面縮小的面積與原面積之比值叫斷面收縮率， 老標準JB/T 6396-1992 中用ψ 表示，新標準JB/T 6396-2006 中用 Z 表示，單位為%。計算公式：
式中，A0 為試件原始截面積，A1為試件拉斷后頸縮處的截面積。
反映金屬材料對外來沖擊負荷的抵抗能力，一般由沖擊韌性值 (ak) 和沖擊功 (Ak) 表示，其單位分別為J/cm2和J（焦耳）。沖擊韌性或沖擊功試驗（簡稱沖擊試驗），因試驗溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗三種；若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗兩種。
指規(guī)定形狀和尺寸的試樣，在沖擊試驗力一次作用下折斷時所吸收的功。
疲勞極限是材料學里的一個及重要的物理量，表現(xiàn)一種材料對周期應力的承受能力。在疲勞試驗中，應力交變循環(huán)大至無限次，而試樣仍不破損時的最大應力叫疲勞極限。
在彈塑性條件下，當應力場強度因子增大到某一臨界值，裂紋便失穩(wěn)擴展而導致材料斷裂，這個臨界或失穩(wěn)擴展的應力場強度因子即斷裂韌度。它反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展即抵抗脆斷的能力。
