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材料的力学性能

材料的力学性能

我们应该首先承认机械性能清单很长。在描述材料时,有些人比其他更重要和共同。因此,我们正在从工程师的角度看这个话题。他需要知道差异的基础知识金属类型从彼此开始在设计某物时做出明智的决定。

物质应力和菌株

首先,我们需要解释机械性能背后的一些物理概念。主要是压力。压力告诉你有多大的力量适用于一个地区。在机械工程中,它在MPa或N / mm中大致表示2。这两个是可互换的。压力的公式是:

Σ= f / a,其中f是力(n)和a是区域(mm2)。

第二个重要概念是拉紧。应变没有单位,因为它是长度的比率。它计算如下:

ε=(L-L0./ L.0.,其中L.0.开始或初始长度(mm),L拉伸长度(mm)。

年轻的模量

从这两个概念到我们的第一个机械性能 -刚性弹性与它相反。在解决物理问题时工程师的重要因素(某种应用的材料适用性)。

僵硬的vs弹性材料
僵硬的材料不容易压缩也不伸长

刚度表示为杨氏模量,也称为弹性模量。作为材料的主要机械性能之一,它定义了应力和应变之间的关系 - 其值越大,致密的材料。

这意味着如果它们具有不同的杨氏模量,则相同的负载将不同地变形两种相等大小的部件。同时,较小的值意味着材料更具弹性。

杨氏模量的公式:

E =Σ/ε(MPa)

屈服强度

屈服应力或屈服强度是最常用于工程计算的价值。它给出了MPa中的应力值,它可以在塑性变形之前采取。这个地方被称为屈服点。在此之前,提升负载时,材料会恢复其以前的形状。超过屈服点后,变形是永久性的。

应力 - 应变曲线图
应力 - 应变曲线

利用屈服应力作为机械工程中最重要的因素存在良好的理由。从中可以看出应力 - 应变曲线,当压力超出屈服点时,损坏尚未灾难。在施工之前完全失败之前,留下了“垫子”。

抗拉强度

极限拉伸强度或只是拉伸强度,是从屈服强度的下一步。在MPa中也测量,该值表示在压裂之前材料可以承受的最大应力。

When choosing a suitable material to tolerate known forces, two materials with a similar yield strength may have different tensile strengths.如果施加不可预见的力,则具有更高的拉伸强度可能有助于避免事故。

可塑性

可塑性是材料的力学性能,显示出在不破裂的情况下在应力下变形的能力,同时保留变形升降负载后的形状。具有较高可塑性的金属更好地形成。这很明显金属弯曲

两个相关的材料机械性能延展性延展性。延展性具有与可塑性相似的描述 - 它是一种材料在突破前进行塑性变形的能力。它表示为伸长率或减少面积百分比。基本上,例如,延展性是您在绘制薄金属线时需要的属性。这种延性材料的一个很好的例子是。这使得电线的制造成为可能。

延展性是根据定义的,也是类似的。但它实际上表征了材料对压缩变形的适用性。从本质上讲,具有良好的延伸性的金属可通过轧制或锤击制造金属板或板材。

韧性

韧性是强度和可塑性的组合。坚韧的材料可以在没有破裂的情况下采取硬度。韧性通常被定义为材料吸收能量而不会破裂的能力。

采石场装载机
材料韧性对于这种机器至关重要

所需韧性的一个例子是采石场装载机。将巨大的岩石投入箱子导致变形,如果材料艰难,则不会破裂。

硬度

工程材料的另一个重要属性。高的硬度值表明,材料抵抗局部压力。简单来说,硬质材料不容易刮擦或用持久的标记刮擦或点击(塑性变形)。沉重时尤为重要磨损过程发生。在这种情况下,硬质材料如高速公路是合适的。硬度和韧性是两个算法的素质耐久性

通过刮擦,弹跳或压痕来衡量硬度。描述硬度的最常见方式是通过压痕硬度。根据材料,有不同的方法来执行这些测试。每个结果都在不同的硬度单元 - Brinell,Vickers或Rockwell。如果您想比较不同系统中具有硬度值的2种材料,则必须先将它们转换为相同类型(例如)类型(例如)。

脆性

脆性通常是机械工程中的不需要的材料性质。这意味着一种没有明显的塑性变形的物质断裂。一种材料的脆性的指示是捕捉声音,它在打破时使其成为它。

脆性材料破碎了
脆性材料留下属于可确认的破碎边缘

虽然在思考脆性时,但它可能与低强度相关,但实际上并不是如此。这两个不是互斥的。强大的材料仍然可以脆弱。这是陶瓷的一个例子。铸铁是脆金属的一个例子。

疲劳强度

铝样品的疲劳试验
铝样品的疲劳试验

疲劳强度,或疲劳极限,表达了材料的能力循环应力。的情况下黑色合金,有一个明确的限制金属可以抗蚀剂。如果应力低于极限(根据循环的数量),则不担心破碎。

它是设计轴时要记住的重要材料。力方向随着轴的旋转而不断变化,这意味着应力是周期性的。

与其他金属一样,喜欢和铜,循环应力阻力没有明显的限制。他们仍然倾向于经过一定数量的逆转弯曲应力。对于这样的材料,还有另一种类似的可测量值 -耐力强度

具有疲劳强度,如果应力值低于疲劳极限,则材料具有无限的寿命。在耐力强度的情况下,您可以获得一个值,材料可以为一定数量的循环工作。它通常设置为107.

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