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強(qiáng)度、硬度、剛度區(qū)別

來源：上海松凱科技有限公司 2024年12月15日 11:07

材料的力學(xué)性能：

彈性性能、塑性性能、硬度、抗沖擊性等

研究材料的力學(xué)性能，是工程師在設(shè)計(jì)和研發(fā)時(shí)主要依據(jù)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，可以先進(jìn)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(jì)性上做平衡，這時(shí)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(shí)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(dǎo)致Ji大的變形和應(yīng)力。實(shí)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(yīng)力與屈服應(yīng)力接近，位移異常大以及兩個(gè)表面相互穿透等

非線性分析很復(fù)雜，需要花費(fèi)大量的時(shí)間才能掌握。工程師在執(zhí)行非線性分析時(shí)，應(yīng)該很清楚為什么要做非線性分析。

剛度和強(qiáng)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(shí)抵抗彈性變形的能力，剛度的大小取決于構(gòu)件的幾何形狀和材料的彈性模量

強(qiáng)度

材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力或構(gòu)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(dāng)外力去掉后不能恢復(fù)到原來的形狀和尺寸的變形成為塑性變形

常用的強(qiáng)度指標(biāo)有拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)方法

拉伸實(shí)驗(yàn)-拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度
三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)-抗彎強(qiáng)度
壓縮實(shí)驗(yàn)-抗壓強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度

當(dāng)荷載較小時(shí)，卸載后，材料能夠恢復(fù)到原來的狀態(tài)，此時(shí)材料處于彈性區(qū)域；當(dāng)荷載超過某一個(gè)值時(shí)，卸載后，材料不能夠恢復(fù)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(zhuǎn)換點(diǎn)就是屈服點(diǎn)，屈服點(diǎn)的應(yīng)力就是屈服應(yīng)力。在彈性區(qū)域，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線性的，但是在塑性區(qū)域，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)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(yán)格的定義，在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率即是彈性模量。

抗拉強(qiáng)度

過屈服階段后，材料又恢復(fù)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(gè)階段是材料的強(qiáng)化階段。強(qiáng)化階段最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力就是抗拉強(qiáng)度。使材料發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力就是斷裂應(yīng)力。在材料的拉伸試驗(yàn)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(yīng)力-應(yīng)變曲線的時(shí)候，如果不考慮材料橫截面的變化，等到的曲線稱為工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線；如果考慮橫截面變化的影響，得到的曲線就是真實(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

硬度

固體材料抗拒永Jiu形變的特性，硬度與強(qiáng)度的關(guān)系，一般強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高，反之亦然。硬度根據(jù)試驗(yàn)方法不同，有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（HV）、里氏硬度（HL）硬度等，其中以布氏及洛氏較為常用

小結(jié)：

強(qiáng)度-抗拉抗壓能力（屈服強(qiáng)度 Rp(MPa)抗拉強(qiáng)度Rm(MPa)）

剛度-抗變形能力(彈性模量E（MPa）

硬度-抗磨損能力(洛式硬度(HRB))

韌度-延性能力（延伸率A（%））

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