1. 抗拉强度 (Tensile Strength)
- 定义：材料在拉伸载荷下抵抗断裂的最大能力。
- 公式：
σ_TS = F_max / A₀ - 关键点：
- 材料选型的极限应力指标
- 对应应力-应变曲线的最高点
2. 抗剪强度 (Shear Strength)
- 定义：材料抵抗剪切力导致滑移或断裂的能力。
- 公式：
τ_max = F_shear / A_shear - 应用场景：铆钉、螺栓、焊接接头。
3. 疲劳强度 (Fatigue Strength)
- 定义：材料抵抗循环应力破坏的能力。
- 关键参数：
- 公式：
S_f = σ_a（疲劳极限应力幅）- 疲劳极限：无限次循环不破坏的最大应力（钢：107107 次）
- S-N曲线：应力幅值 vs. 失效循环次数
- 应用：轴、齿轮、航空结构。
4. 硬度 (Hardness)
- 定义：抵抗局部塑性变形（压入/划痕）的能力。
- 测试方法对比表：方法压头类型适用材料布氏硬度 (HB)硬质球铝、铜等软金属洛氏硬度 (HRC)金刚石锥体淬火钢、硬合金维氏硬度 (HV)金刚石四棱锥陶瓷、涂层材料肖氏硬度 (HS)反弹冲头橡胶、弹性体
//表格丢失，后续补充
5. 拉力试验 (Tensile Test)
- 定义：标准试样单向拉伸至断裂的试验。
- 流程：
- 制备试样（ASTM E8标准）
- 记录载荷-位移曲线 → 输出应力-应变曲线
- 获取参数：弹性模量、屈服强度、延伸率、断面收缩率。
6. 屈服强度 (Yield Strength)
- 定义：发生 0.2%永久塑性变形 时的应力。
- 符号：
σy或σ0.2 σ_y = F_yield / A₀- 工程意义：
- 结构安全设计基准（许用应力 = σy/安全系数σy/安全系数)
- 区分弹性/塑性变形界限
7. 拉伸强度 (Ultimate Tensile Strength, UTS)
- 定义：拉伸试验中的 最大名义应力（载荷峰值点）。
- 与抗拉强度关系：
σ_UTS = F_max / A₀（工程等价术语）
- 注意：颈缩后真实应力 > 工程应力
关键概念对比表
| 性能指标 | 物理意义 | 核心应用场景 |
|---|---|---|
| 屈服强度 | 塑性变形起始点 | 结构安全设计 |
| 拉伸强度 | 最大承载名义应力 | 材料极限性能评估 |
| 疲劳强度 | 抗循环载荷破坏能力 | 动态部件寿命预测 |
| 硬度 | 抗局部压痕能力 | 耐磨性快速评价 |
工程选择准则
- 抗永久变形 → 屈服强度
- 抗断裂 → 拉伸强度 + 延伸率
- 抗交变载荷 → 疲劳强度
- 抗表面损伤 → 硬度
文档说明：
- 公式基于 工程应力（初始截面积 A0A0 计算）
- 测试标准参考 ASTM / ISO 规范
- 扩展建议：结合应力-应变曲线分析材料韧脆性
核心公式汇总：
- 抗拉强度
σ_TS = F_max / A₀- 抗剪强度
τ_max = F_shear / A_shear- 疲劳强度
S_f = σ_a（疲劳极限应力幅）- 硬度
无通用公式- 屈服强度
σ_y = F_yield / A₀- 拉伸强度 (UTS)
σ_UTS = F_max / A₀- 拉力试验延伸率
δ = [(L_f - L₀) / L₀] × 100%
关键符号说明
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| σ | 正应力 | MPa 或 Pa |
| τ | 剪应力 | MPa 或 Pa |
| F | 载荷 | N 或 kN |
| A₀ | 初始横截面积 | mm² 或 m² |
| L₀ | 初始标距长度 | mm 或 m |
| L_f | 断裂后标距长度 | mm 或 m |
| D | 压头直径 | mm |
| d | 压痕直径 | mm |
一息不存，道将来契 