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金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。強度是衡量零件本身承載能力(即抵抗失效能力)的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。

1 強度 -概述

強度是指零件承受載荷后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(即抵抗失效能力)的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。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預測破壞失效的條件和時機。   

2 強度 -分類

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--材料承受剪切力的能力.
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一個基本要求。  

3 強度 -材料強度

指材料在不同影響因素下的各種力學性能指標。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:鑄鐵等脆性材料受載后斷裂比較突然,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:欽鋼等塑性材料斷裂前有較大的塑性變形,它在卸載后不能消失,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,用強度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)。材料受循環應力作用時的強度,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(已滑移晶體能夠回復到未變形晶體所需要的最低溫度)時,塑性變形后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。  

4 強度 -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桿、桿系、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。材料力學一般研究桿的強度計算。結構力學分析桿系(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對象。桿是指截面的兩個方向尺寸遠小於長度尺寸的物體,包括受拉的桿、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。如循環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。當循環載荷不規則變化時,還要考慮載荷譜包括載荷順序的影響。複合應力情形要用強度理論。有宏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。

5 強度 -配圖

6 強度 -相關連接

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