強度、硬度、剛度區(qū)別

炫葉楓雪 2024-12-13

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材料的力學性能：

彈性性能、塑性性能、硬度、抗沖擊性等

研究材料的力學性能，是工程師在設計和研發(fā)時主要依據(jù)

在產(chǎn)品設計初期，可以先進行線性分析，了解大致的趨勢。在后期，需要在安全性和經(jīng)濟性上做平衡，這時需要對材料深度上做分析，要考慮非線性分析。

對于裝配體，有時候需要考慮部件之間的接觸情況，比如，滑移、分離等。

薄板的彎曲，用線性分析會導致極大的變形和應力。實際上，考慮幾何非線性后，其變形比線性分析要小得多

最大應力與屈服應力接近，位移異常大以及兩個表面相互穿透等

非線性分析很復雜，需要花費大量的時間才能掌握。工程師在執(zhí)行非線性分析時，應該很清楚為什么要做非線性分析。

剛度和強度以及硬度的理解，對我們?nèi)ミx哪種分析類型有很大的幫助

剛度：

材料在受力時抵抗彈性變形的能力，剛度的大小取決于構件的幾何形狀和材料的彈性模量

強度

材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力或構件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力

塑性變形

當外力去掉后不能恢復到原來的形狀和尺寸的變形成為塑性變形

常用的強度指標有拉伸強度和屈服強度，實驗方法

拉伸實驗-拉伸強度、屈服強度
三點彎曲實驗-抗彎強度
壓縮實驗-抗壓強度

屈服強度

當荷載較小時，卸載后，材料能夠恢復到原來的狀態(tài)，此時材料處于彈性區(qū)域；當荷載超過某一個值時，卸載后，材料不能夠恢復到原來的狀態(tài)，材料處于塑性區(qū)域。彈性區(qū)域和塑性區(qū)域的轉換點就是屈服點，屈服點的應力就是屈服應力。在彈性區(qū)域，應力應變關系是線性的，但是在塑性區(qū)域，應力應變關系是非線性的。

彈性模量

通常情況下，物體所受力與長度變化量成正比的變形稱為彈性變形，其比值就是彈性模量。更嚴格的定義，在彈性范圍內(nèi)，應力-應變曲線的斜率即是彈性模量。

抗拉強度

過屈服階段后，材料又恢復了抵抗變形的能力，要是它繼續(xù)變形就必須增加作用力，這個階段是材料的強化階段。強化階段最高點對應的應力就是抗拉強度。使材料發(fā)生斷裂時的應力就是斷裂應力。在材料的拉伸試驗中，通常存在頸縮現(xiàn)象，材料的橫截面會不斷減少。在繪制應力-應變曲線的時候，如果不考慮材料橫截面的變化，等到的曲線稱為工程應力-應變曲線；如果考慮橫截面變化的影響，得到的曲線就是真實的應力-應變曲線。