商業(yè)資料材料強(qiáng)度的分類

1、A thesis submitted toin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofMaster of Engineering強(qiáng)度的分類金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按外力作用的性質(zhì)不同，主要有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，工程常用的是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，這兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)可通過拉伸試驗(yàn)測(cè)出強(qiáng)度是指零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。也就是說，強(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是機(jī)械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。機(jī)械零件的強(qiáng)度一般可以分為靜強(qiáng)度

2、、疲勞強(qiáng)度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、高溫和低溫強(qiáng)度、在腐蝕條件下的強(qiáng)度和蠕變、膠合強(qiáng)度等項(xiàng)目。強(qiáng)度的試驗(yàn)研究是綜合性的研究，主要是通過其應(yīng)力狀態(tài)來研究零部件的受力狀況以及預(yù)測(cè)破壞失效的條件和時(shí)機(jī)。強(qiáng)度是指材料承受外力而不被破壞(不可恢復(fù)的變形也屬被破壞)的能力.根據(jù)受力種類的不同分為以下幾種:(1)抗壓強(qiáng)度-材料承受壓力的能力.(2)抗拉強(qiáng)度-材料承受拉力的能力.(3)抗彎強(qiáng)度-材料對(duì)致彎外力的承受能力.(4)抗剪強(qiáng)度-材料承受剪切力的能力.一、屈服強(qiáng)度 材料拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線yield strength屈服強(qiáng)度（yield strength）是材料屈服的臨界應(yīng)力值。（1

3、）對(duì)于屈服現(xiàn)象明顯的材料，屈服強(qiáng)度就是在屈服點(diǎn)在應(yīng)力（屈服值）；（2）對(duì)于屈服現(xiàn)象不明顯的材料，與應(yīng)力-應(yīng)變的直線關(guān)系的極限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為0.2%的永久形變）時(shí)的應(yīng)力。通常用作固體材料力學(xué)機(jī)械性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，是材料的實(shí)際使用極限。因?yàn)椴牧锨螽a(chǎn)生頸縮，應(yīng)變?cè)龃?，使材料失去了原有功能。?dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，此時(shí)除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后，塑性應(yīng)變急劇增加，曲線出現(xiàn)一個(gè)波動(dòng)的小平臺(tái)，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)。由于下屈服點(diǎn)的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度(s或0.2)。有

4、些鋼材(如高碳鋼)無(wú)明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性變形(0.2)時(shí)的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強(qiáng)度，稱為條件屈服強(qiáng)度（yield strength）。首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形（外力撤銷可以恢復(fù)原來形狀）和塑性變形（外力撤銷不能恢復(fù)原來形狀，形狀發(fā)生變化）建筑鋼材以屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù)。所謂屈服，是指達(dá)到一定的變形應(yīng)力之后，金屬開始從彈性狀態(tài)非均勻的向彈-塑性狀態(tài)過度，它標(biāo)志著宏觀塑性變形的開始。二、抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（tensile strength）抗拉強(qiáng)度（ b ）指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。當(dāng)鋼材屈服到一定程度后，由于內(nèi)部晶粒重新排列，其抵抗變形能力又重新提

5、高，此時(shí)變形雖然發(fā)展很快，但卻只能隨著應(yīng)力的提高而提高，直至應(yīng)力達(dá)最大值。此后，鋼材抵抗變形的能力明顯降低，并在最薄弱處發(fā)生較大的塑性變形，此處試件截面迅速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的最大應(yīng)力值稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。 單位:kn/mm(單位面積承受的公斤力)抗拉強(qiáng)度：extensional rigidity.抗拉強(qiáng)度=Eh，其中E為楊氏模量，h為材料厚度 目前國(guó)內(nèi)測(cè)量抗拉強(qiáng)度比較普遍的方法是采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等來進(jìn)行材料抗拉/壓強(qiáng)度的測(cè)定!三、抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度（compressive strength）代號(hào)bc，指外力是壓力時(shí)的強(qiáng)度極限 下面就以巖石為例，詳細(xì)像大家解釋

6、下什么是抗壓強(qiáng)度巖石的抗壓強(qiáng)度是指在無(wú)側(cè)束狀態(tài)下（Unconfined）所能承受的最大壓力，通常以每平方公分多少公斤，或每平方英寸多少磅。換言之，它指把巖石的加壓至破裂所需要的應(yīng)力。欲想了解石材的特性，和在工程上是否適用時(shí)，必須先作巖石的力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)中最主要為抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)。巖石的最大抗壓強(qiáng)度的量測(cè)，通常是在固定的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，并利用功率為十至一百噸以上的特殊水壓機(jī)來把測(cè)試樣本壓碎。為測(cè)試巖石的抗壓強(qiáng)度，其樣品需制成立方體或圓柱體的形狀，同時(shí)其尺寸還得視巖石的不同而異。對(duì)高強(qiáng)度的巖石而言，立方體形狀的樣品尺寸為5×5×5，中等強(qiáng)度的巖石其樣品尺寸為7×7

7、×7，而松軟的巖石其樣品尺寸為10×10×10。對(duì)于礦物成份不均勻的巖石，其立方體形狀的樣品尺寸，應(yīng)較礦物成份均勻的巖石為大。為了避免獲得意外的結(jié)果，應(yīng)該采取同一石料的若干樣品分別在干燥或潮濕的狀況下進(jìn)行試驗(yàn)。不過這種測(cè)試未必能夠得到正確的數(shù)據(jù)，因?yàn)榧词雇环N的巖石，其抗壓強(qiáng)度也不一定完全相同，還要看壓縮方向和樣品的構(gòu)造等關(guān)系而定。此種具有方向的性質(zhì)，以頁(yè)巖特別顯著。下面介紹來自中國(guó)儀器超市（）最簡(jiǎn)單的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，將樣品壓碎的力以P來表示。樣品的剖面面積為2吋×2吋即4平方吋，同時(shí)已知巖石的抗壓強(qiáng)度為每平方吋一萬(wàn)磅（10,000psi），如此對(duì)樣品施以

8、10,000×4=40,000磅壓力時(shí)，樣品將會(huì)被破壞。其抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式如下：pP/A式中 p為抗壓強(qiáng)度，以每平方吋多少磅（psi）、每平方公分多少公斤為單位，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。大致說來，火成巖、石英巖和特別堅(jiān)硬的硅質(zhì)砂巖，具有最大的抗壓強(qiáng)度。例如一些未風(fēng)化之玄武巖，其無(wú)側(cè)束抗壓強(qiáng)度可達(dá)到60,000psi。影響巖石抗壓強(qiáng)度的因素很多，其最重要的有三種因素：組織、膠結(jié)物的性質(zhì)、壓力的方向等。（1） 組織以結(jié)晶粒子大小而言，一些細(xì)粒的巖石或隱晶質(zhì)的巖石，其抗壓強(qiáng)度往往要較粗粒為大。例如細(xì)粒的砂巖，其抗壓強(qiáng)度便要較粗粒為大。以火成巖和變

9、質(zhì)巖而言，當(dāng)中有些晶體彼此鉤結(jié)得很牢固，其抗壓強(qiáng)度自然要較一些鉤結(jié)不良的為大。（2） 膠結(jié)物的性質(zhì)在沉積巖方面其抗壓強(qiáng)度，大多決定于膠結(jié)物的性質(zhì)，特別以砂巖、礫巖和角礫巖為然。例如，假如巖石中的膠結(jié)物是黏土，則砂巖的抗壓強(qiáng)度一定很低；假如巖石中的膠結(jié)物是石英的話，則砂巖的抗壓強(qiáng)度一定變成最強(qiáng)，這些石英所膠結(jié)的巖石又稱為硅化（Silicified）。（3） 壓力的方向巖石的抗壓強(qiáng)度也決定于擠壓應(yīng)力作用的方向。以沉積巖而言，它們具有層面的，如果應(yīng)力作用的方向和層面垂直，則巖石的抗壓強(qiáng)度為最大。此外，某些巖石常常具有裂縫、礦脈或片理等類的構(gòu)造，如果它們的方向和破裂面（Plane of Failure

10、）的方向一致時(shí)，則對(duì)巖石的抗壓強(qiáng)度自然影響很大。下面是一些巖石的抗壓強(qiáng)度巖石種類 抗壓強(qiáng)度（Kg2）花崗巖（Granite） 1,000 2,500正長(zhǎng)巖（Syenite） 1,000 2,000閃長(zhǎng)巖（Diorite） 1,500 2,800輝長(zhǎng)巖（Gabbro） 1,000 2,800輝綠巖（Diabase） 2,000 3,000玄武巖（Basalt） 4,000結(jié)晶質(zhì)石灰?guī)r（Crystalline Limestone） 1,000 2,000石英砂巖（Quartzose Sandstone） 2,000石英巖（Quartzite） 3,000片麻巖（Gneiss） 1,000 2,000四、抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲不斷裂的能力