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强度是指表示工程材料抵抗断裂和过度变形的力学性能之一。
常用的强度性能指标有拉伸强度和屈服强度(或屈服点)。
铸铁、无机材料没有屈服现象,故只用拉伸强度来衡量其强度性能。
高分子材料也采用拉伸强度。
承受弯曲载荷、压缩载荷或扭转载荷时则应以材料的弯曲强度、压缩强度及剪切强度来表示材料的强度性能。
强度定义
强度是指材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。[1]
强度包括材料强度和结构强度两方面。
强度问题有狭义和广义两种涵义。
狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。
广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题,有时还包括机械振动问题。
强度要求是机械设计的一个基本要求。影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态,载荷性质、加载速率、温度和介质等。
强度分类
按照材料的性质,材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。
①脆性材料强度:铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然,几乎没有塑性变形。脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。
强度极限有两种:拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限,压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。
②塑性材料强度:钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形,它在卸载后不能消失,也称残余变形。
塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。
材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象(应力不变的情况下应变不断增大的现象)时的应力。
对于没有屈服现象的塑性材料,取与 0.2%的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限,用σ0.2表示。
③带裂纹材料的强度:常低于材料的强度极限,计算强度时要考虑材料的断裂韧性(见断裂力学分析)。
对于同一种材料,采用不同的热处理制度,则强度越高的断裂韧性越低。
按照载荷的性质,材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。
材料在静载荷下的强度,根据材料的性质,分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。
材料受冲击载荷时,屈服极限和强度极限都有所提高(见冲击强度)。
材料受循环应力作用时的强度,通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准(见疲劳强度设计)。[2]
此外还有接触强度(见接触应力)。
视频
材料力学MOOC-强度理论
刚度与强度的区别是什么
钢材屈服强度试验