一， 強度
定義：金屬材料在外力作下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。按外力作用的性質不同，主要有屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗用彎強度等，工程常用的是屈服強度和抗拉強度，這兩個強度指標可通過拉伸試驗測出。
機械上是指零件承受載荷後抵抗發生斷裂或超過容許限度的殘餘變形的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失性能力）的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。
機械零件的強度一般可以分為靜強度、疲勞強度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強度、衝擊強度、高溫和低溫強度、在腐蝕條件下的強度和蠕變、膠合強度等專案。強度的試驗研究是綜合性的研究，主要是通過其應力狀態來研究零部件的受力狀況以及**破壞失效的條件和時機。
【材料學上是指材料承受外力而不被破壞(不可恢復的變形也屬被破壞)的能力.根據受力種類的不同分為以下幾種:
(1)抗壓強度--材料承受壓力的能力.
(2)抗拉強度--材料承受拉力的能力.
(3)抗彎強度--材料對致彎外力的承受能力.
(4)抗剪強度--材料承受剪下力的能力. 】
材料、機械零件和構件抵抗外力而不失效的能力。強度包括材料強度和結構強度兩方面。強度問題有狹義和廣義兩種涵義。
狹義的強度問題指各種斷裂和塑性變形過大的問題。廣義的強度問題包括強度、剛度和穩定性問題，有時還包括機械振動問題。強度要求是機械設計的乙個基本要求。
材料強度：
指材料在不同影響因素下的各種力學效能指標。影響因素包括材料的化學成分、加工工藝、熱處理制度、應力狀態，載荷性質、載入速率、溫度和介質等。
1、按照材料的性質，材料強度分為脆性材料強度、塑性材料強度和帶裂紋材料的強度。 ①脆性材料強度：鑄：
欽鋼等塑性材料斷裂前有較大的塑性變形,它在解除安裝後不能消失,也稱殘餘變形。塑性材料以其屈服極限為計算強度的標準。材料的屈服極限是拉伸試件發生屈服現象（應力不變的情況下應變不斷增大的現象）時鐵等脆性材料受載後斷裂比較突然，幾乎沒有塑性變形。
脆性材料以其強度極限為計算強度的標準。強度極限有兩種：拉伸試件斷裂前承受過的最大名義應力稱為材料的抗拉強度極限，壓縮試件的最大名義應力稱為抗壓強度極限。
②塑性材料強度的應力。對於沒有屈服現象的塑性材料，取與 0.2％的塑性變形相對應的應力為名義屈服極限,0.2表示。
③帶裂紋材料的強度：常低於材料的強度極限，計算強度時要考慮材料的斷裂韌性（見斷裂力學分析）。對於同一種材料,採用不同的熱處理制度,則強度越高的斷裂韌性越低。
2、按照載荷的性質，材料強度有靜強度、衝擊強度和疲勞強度。
材料在靜載荷下的強度,根據材料的性質,分別用屈服極限或強度極限作為計算強度的標準。材料受衝擊載荷時，屈服極限和強度極限都有所提高（見衝擊強度）。材料受迴圈應力作用時的強度，通常以材料的疲勞極限為計算強度的標準（見疲勞強度設計）。
此外還有接觸強度（見接觸應力）。
3、按照環境條件，材料強度有高溫強度和腐蝕強度等。
高溫強度包括蠕變強度和持久強度。當金屬承受外載荷時的溫度高於再結晶溫度（已滑移晶體能夠回覆到未變形晶體所需要的最低溫度）時，塑性變形後的應變硬化由於高溫退火而迅速消除,因此在載荷不變的情況下,變形不斷增長，稱為蠕變現象，以材料的蠕變極限為其計算強度的標準。高溫持續載荷下的斷裂強度可能低於同一溫度下的材料拉伸強度，以材料的持久極限為其計算強度的標準（見持久強度）。
此外，還有受環境介質影響的應力腐蝕斷裂和腐蝕疲勞等材料強度問題。
結構強度：
結構強度指機械零件和構件的強度。它涉及力學模型簡化、應力分析方法、材料強度、強度準則和安全係數。
按照結構的形狀，機械零件和構件的強度問題可簡化為杆、杆系、板、殼、塊和無限大體等力學模型來研究。不同力學模型的強度問題有不同的力學計算方法。材料力學一般研究杆的強度計算。
結構力學分析杆系（桁架、剛架等）的內力和變形。其他形狀物體屬於彈塑性力學的研究物件。杆是指截面的兩個方向尺寸遠小於長度尺寸的物體，包括受拉的杆、受壓的柱、受彎曲的梁和受扭轉的軸。
板和殼的特點是厚度遠小於另外兩個方向的尺寸，平的稱為板，曲的稱為殼。 要解決結構強度問題，除應力分析之外，還要考慮材料強度和強度準則，並研究它們之間的關係。如迴圈應力作用下的零件和構件的疲勞強度，既與材料的疲勞強度有關，又與零件和構件的尺寸大小、應力集中係數和表面狀態等因素有關。
當迴圈載荷不規則變化時，還要考慮載荷譜包括載荷順序的影響。復合應力情形要用強度理論。有巨集觀裂紋情形要用斷裂力學分析。
某些零件往往需要同時考慮幾種強度準則，加以比較，才能確定最可能出現的失效方式。 大部分的結構強度問題,通常是先確定結構形式,然後根據外載荷進行應力分析和強度校核。應用電子計算機方法以後，優化設計成為現實的問題，可以先提出一些具體的設計目標（例如要求結構重量最小），然後尋求最佳的結構形式。
二，彈性
彈性是指物體在外力作用下發生形變，當外力撤消後能恢復原來大小和形狀的性質。
物體所受的外力在一定的限度以內，外力撤消後物體能夠恢復原來的大小和形狀；在限度以外，外力撤銷後不能恢復原狀，這個限度叫彈性限度。同一物體的彈性限度不是固定不變的，它隨溫度公升高而減小。
三，塑性
塑性是一種在某種給定載荷下,材料產生永久變形的材料特性,對大多的工程材料來說,當其應力低於比例極限時,應力一應變關係是線性的。另外,大多數材料在其應力低於屈服點時，表現為彈性行為，也就是說，當移走載荷時，其應變也完全消失。塑性好壞可用伸長率δ 和斷面收縮率ψ表示。
由於屈服點和比例極限相差很小，因此在ansys程式中，假定它們相同。在應力一應變的曲線中，低於屈服點的叫作彈性部分，超過屈服點的叫作塑性部分，也叫作應變強化部分。塑性分析中考慮了塑性區域的材料特性。
路徑相關性：
既然塑性是不可恢復的，那麼這種問題的就與載入歷史有關，這類非線性問題叫作與路徑相關的或非保守的非線性。
路徑相關性是指對一種給定的邊界條件，可能有多個正確的解—內部的應力，應變分布—存在，為了得到真正正確的結果，我們必須按照系統真正經歷的載入過程載入。
率相關性：
塑性應變的大小可能是載入速度快慢的函式，如果塑性應變的大小與時間有關，這種塑性叫作率無關性塑性，相反，與應變率有關的性叫作率相關的塑性。
大多的材料都有某種程度上的率相關性，但在大多數靜力分析所經歷的應變率範圍，兩者的應力－應變曲線差別不大，所以在一般的分析中，我們認為應變是與率無關的。
工程應力，應變與真實的應力、應變：
塑性材料的資料一般以拉伸的應力—應變曲線形式給出。材料資料可能是工程應力（p/a0）與工程應變（ dl/l0），也可能是真實應力（p/a）與真實應變（ln(l/l0) ）。
大應變的塑性分析一般採用真實的應力，應變資料而小應變分析一般採用工程的應力、應變資料。
什麼時候啟用塑性：
當材料中的應力超過屈服點時，塑性被啟用（也就是說，有塑性應變發生）。而屈服應力本身可能是下列某個引數的函式：溫度，應變率，以前的應變歷史，側限壓力，其它引數。
在物理中，塑性即範性，與彈性相對。 鋼筋的塑性指標：冷彎效能、延伸率
四，韌性
材料的斷裂前吸收能量和進行塑性變形的能力。與脆性相反，材料在斷裂前有較大形變、斷裂時斷面常呈現外延形變，此形變不能立即恢復，其應力-形變關係成非線性、消耗的斷裂能很大的材料。通常以衝擊強度的大小、晶狀斷面率來衡量。
韌性越好，則發生脆性斷裂的可能性越小。
五，硬度
固體材料對外界物體壓陷、刻劃等作用的區域性抵抗能力，是衡量材料軟硬程度的乙個指標。
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的效能指標，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘餘變形和反破壞的能力。硬度不是乙個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學效能的綜合指標。
硬度分為：
①劃痕硬度。主要用於比較不同礦物的軟硬程度，方法是選一根一端硬一端軟的棒，將被測材料沿棒劃過，根據出現劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長，軟物體劃出的劃痕短。
②壓入硬度。主要用於金屬材料，方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料，以材料表面區域性塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由於壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同，壓入硬度有多種，主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。
③回跳硬度。主要用於金屬材料，方法是使一特製的小錘從一定高度自由下落衝擊被測材料的試樣，並以試樣在衝擊過程中儲存（繼而釋放）應變能的多少（通過小錘的回跳高度測定）確定材料的硬度。
六，疲勞
定義：材料、零件和構件在迴圈載入下，在某點或某些點產生區域性的永久性損傷，並在一定迴圈次數後形成裂紋、或使裂紋進一步擴充套件直到完全斷裂的現象。
疲勞特徵：
零件 、構件的疲勞破壞可分為3個階段 ：
①微觀裂紋階段。在迴圈載入下，由於物體的最高應力通常產生於表面或近表面區，該區存在的駐留滑移帶、晶界和夾雜，發展成為嚴重的應力集中點並首先形成微觀裂紋。此後，裂紋沿著與主應力約成45°角的最大剪應力方向擴充套件，裂紋長度大致在0.
05公釐以內，發展成為巨集觀裂紋。
②巨集觀裂紋擴充套件階段。裂紋基本上沿著與主應力垂直的方向擴充套件。
③瞬時斷裂階段。當裂紋擴大到使物體殘存截面不足以抵抗外載荷時，物體就會在某一次載入下突然斷裂。對應於疲勞破壞的3個階段 ，在疲勞巨集觀斷口上出現有疲勞源 、疲勞裂紋擴充套件和瞬時斷裂3個區。
疲勞源區通常面積很小，色澤光亮，是兩個斷裂面對磨造成的；疲勞裂紋擴充套件區通常比較平整，具有表徵間隙載入、應力較大改變或裂紋擴充套件受阻等使裂紋擴充套件前沿相繼位置的休止線或海灘花樣；瞬斷區則具有靜載斷口的形貌，表面呈現較粗糙的顆粒狀。掃瞄和透射電子顯微術揭示了疲勞斷口的微觀特徵，可觀察到擴充套件區中每一應力迴圈所遺留的疲勞輝紋。
疲勞壽命：
在迴圈載入下 ，產生疲勞破壞所需應力或應變的迴圈次數。對零件、構件出現工程裂紋以前的疲勞壽命稱為裂紋形成壽命。工程裂紋指巨集觀可見的或可檢的裂紋 ，其長度無統一規定 ，一般在0.
2～1.0公釐範圍內 。自工程裂紋擴充套件至完全斷裂的疲勞壽命稱為裂紋擴充套件壽命。
總壽命為兩者之和。因工程裂紋長度遠大於金屬晶粒尺寸，故可將裂紋作為物體邊界，並將其周圍材料視作均勻連續介質，應用斷裂力學方法研究裂紋擴充套件規律 。由於s-n曲線是根據疲勞試驗直到試樣斷裂得出的 ，所以對應於s-n曲線上某一應力水平的疲勞壽命n是總壽命 。
在疲勞的整個過程中 ，塑性應變與彈性應變同時存在 。當迴圈載入的應力水平較低時 ，彈性應變起主導作用；當應力水平逐漸提高，塑性應變達到一定數值時，塑性應變成為疲勞破壞的主導因素。為便於分析研究，常按破壞迴圈次數的高低將疲勞分為兩類：
①高迴圈疲勞（高周疲勞）。作用於零件、構件的應力水平較低 ，破壞迴圈次數一般高於104～105的疲勞 ，彈簧、傳動軸等的疲勞屬此類。②低迴圈疲勞（低周疲勞）。
作用於零件、構件的應力水平較高 ，破壞迴圈次數一般低於104～105的疲勞，如壓力容器、燃氣輪機零件等的疲勞。實踐表明，疲勞壽命分散性較大，因此必須進行統計分析，考慮存活率（即可靠度）的問題 。具有存活率p（如95％、99％、99.
9％）的疲勞壽命np的含義是 ：母體（總體）中有p的個體的疲勞壽命大於np。而破壞概率等於（ 1－ p ） 。
常規疲勞試驗得到的s-n曲線是p＝50％的曲線 。對應於各存活率的p的s-n曲線稱為p-s-n曲線。
材料力學效能概念
一 抗拉強度 抗拉強度，表徵材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但超出之後，金屬開始出現縮頸現象，即產生集中變形 對於沒有 或很小 均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。符號為rm，單位為mpa。抗拉強度 tensile strength 試樣拉斷前...
力學效能測試
力學效能 材料的力學效能是指材料在不同環境 溫度 介質 濕度 下，承受各種外加載荷 拉伸 壓縮 彎曲 扭轉 衝擊 交變應力等 時所表現出的力學特徵。樹脂基複合材料按照用途分可以分為 結構複合材料 功能性複合材料 通用型複合材料。強度 材料在經受外力或其他作用時抵抗破壞的能力。1 壓縮強度 材料承受壓...
金屬力學效能複習
名詞解釋 1 韌性 指材料到斷裂時所吸收的變形功和斷裂功 2 應力狀態軟性係數 最大正應力和最大切應力之比 即最大和s最大之比 3 金屬彈性比功 指金屬吸收彈性功的能力，一般可以用塑性變形前的最大彈性比功表示 4 彈性的不完整性 彈性的變形階段彈性的單性值，可逆性有時出現問題的現象，包括包申格效應，...