1、材料、機械零部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。 強度問題有狹義和廣義之分。 狹義的強度問題是指斷裂和過度塑性變形的各種問題。 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基本要求。

材料強度是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、載荷特性、加載速率、溫度和介質等。

根據材料的性質，材料強度分為脆性材料強度、塑性材料強度和裂紋材料強度。 ①脆性材料的強度：鑄鐵等脆性材料受載后斷裂比較突然，幾乎沒有塑性變形。 以脆性材料的強度極限作為計算強度的標準。 強度極限有兩種類型：拉伸試樣在斷裂前承受的最大標稱應力稱為材料的拉伸強度極限，壓縮試樣的最大標稱應力稱為壓縮強度極限。 ②塑性材料強度：秦鋼等塑性材料在斷裂前具有較大的塑性變形，卸載后不能消失，又稱殘余變形。 塑料材料的屈服極限作為計算強度的標準。 材料的屈服極限是拉伸試樣屈服時的應力（應變持續增加而應力保持不變的現象）。 對于無屈服現象的塑性材料，取0.2%塑性變形對應的應力作為名義屈服極限，用σ0.2表示。 ③裂紋材料的強度：往往低于材料的強度極限，計算強度時必須考慮材料的斷裂韌性（見斷裂力學分析）。 對于同一材料，如果采用不同的熱處理制度，則強度越高，斷裂韌性越低。

根據載荷性質，材料強度包括靜強度、沖擊強度和疲勞強度。 材料在靜載荷作用下的強度，根據材料的性能，采用屈服極限或強度極限作為計算強度的標準。 當材料承受沖擊載荷時，屈服極限和強度極限均得到提高[參見沖擊強度]。 材料承受循環應力時的強度通常以材料的疲勞極限作為計算強度的標準[參見疲勞強度設計]。 此外還有接觸強度[參見接觸應力]。

根據環境條件，材料強度包括高溫強度和腐蝕強度。 高溫強度包括蠕變強度和耐久性強度。 當金屬在外載荷作用下的溫度高于再結晶溫度（滑移晶體恢復到未變形晶體所需的最低溫度）時，塑性變形后的應變硬化由于高溫退火而迅速消除，因此負載保持不變。 在這種情況下，變形繼續增大，稱為蠕變現象。 材料的蠕變極限作為計算強度的標準。 高溫持續載荷下的斷裂強度可能低于材料在相同溫度下的拉伸強度。 材料的耐久性極限作為計算強度的標準[見耐久性強度]。 此外，還存在受環境介質影響的應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等材料強度問題。

結構強度是指機械零部件的強度。 涉及力學模型簡化、應力分析方法、材料強度、強度精度和安全系數。

根據結構的形狀，機械零部件的強度問題可以簡化為桿、桿系、板、殼、塊和無限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。 材料力學一般研究棒材強度的計算。 結構力學分析桿系統（桁架、剛性框架等）的內力和變形。 其他形狀的物體都是彈塑性力學的研究對象。 桿是指兩個方向上的橫截面尺寸遠小于長度尺寸的物體，包括受拉的桿、受壓的柱、受彎的梁和受變化的軸。 板殼的特點是厚度遠小于其他兩個方向的尺寸。 扁平的稱為板，彎曲的稱為殼。

解決結構強度問題，除了應力分析外，還應考慮材料強度和強度精度，并研究它們之間的關系。 例如，零部件在循環應力作用下的疲勞強度不僅與材料的疲勞強度有關，還與零部件的尺寸、應力集中系數、表面狀況等因素有關。 。 當循環載荷不規則變化時，還必須考慮包括載荷序列在內的載荷譜的影響。 對于復雜的應力情況，必須使用強度理論。 如果存在宏觀裂紋強度和剛度的區別，應采用斷裂力學分析。 某些零件通常需要同時考慮多個強度標準并對它們進行比較以確定最可能的失效模式。

對于大多數結構強度問題，通常先確定結構形式強度和剛度的區別，然后根據外荷載進行應力分析和強度校核。 應用計算機方法后，優化設計已成為一個現實問題。 可以先提出一些詳細的設計目標（如要求結構重量最小），然后尋求最正確的結構形式。

2、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。 根據外力性質，主要有屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等，工程中常用的是屈服強度和抗拉強度。 這兩個強度指標可以通過拉伸試驗來測量。

強度是指零件承受載荷后抵抗超過允許極限的斷裂或殘余變形的能力。 也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效的能力）的重要指標。 強度是機械零件首先應滿足的基本要求。 機械零件的強度一般可分為靜態強度、疲勞強度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強度、沖擊強度、高低溫強度、腐蝕條件下的強度和蠕變、結合強度等工程。 強度實驗研究是一項綜合性研究，主要研究構件的受力狀況，通過其受力狀態來預測其損傷失效的條件和時間。

強度是指材料承受外力而不被破壞（不可恢復的變形也被破壞）的能力。 根據力的類型不同，分為以下幾類：

(1)抗壓強度——材料承受壓力的能力。

(2)拉伸強度——材料承受拉力的能力。

(3)彎曲強度——材料承受彎曲外力的能力。

(4)剪切強度——材料承受剪切力的能力。

3、強度是“材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力”。

根據外力的作用方式，強度指標有很多，如抗拉強度、彎曲強度、剪切強度等。當材料受到拉力時，強度性能指標主要是屈服強度和抗拉強度。

請注意，強度和硬度本質上是不同的概念。 玻璃等硬脆材料雖然硬度高（變形與外力之比小），但強度低（斷裂前能承受的總外力小）。 對于同系列的金屬，兩者之間可以存在一定的對應關系。 強度測量通常需要材料的完全破壞，而硬度測試則需要較少的破壞或不破壞。 因此，使用校準的硬度-強度轉換關系來從硬度導出強度。

金屬材料的強度是指其在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。 工程上常用的表示金屬材料強度的指標有屈服強度和抗拉強度。

屈服強度是金屬材料屈服時的屈服極限，即抵抗微量塑性變形的應力。

σS=Fs/AO

Fs----屈服時試件承受的最大外力（N）

AO----樣品原始橫截面積（mm2）

σS---屈服強度（Mpa）

拉伸強度是指金屬材料斷裂前所能承受的最大應力，用σb=FO/AO

FO——試樣斷裂前的最大外力（N）

AO----樣品原始橫截面積（mm2）

σb---抗拉強度（Mpa）

剛度和清晰度

剛度：材料、部件或結構在受到外力作用時抵抗變形的能力。 材料的剛度是通過導致其單位變形所需的外力大小來測量的。 各向同性材料的剛度取決于其彈性模量 E 和剪切模量 G（參見胡克定律）。 結構的剛度除與組成材料的彈性模量有關外，還與其幾何形狀、邊界條件等因素以及外力的作用形式有關。 分析材料和結構的剛度是工程設計中的一項重要任務。 對于一些必須嚴格限制變形的結構（如機翼、高精度組件等），必須通過剛度分析來控制變形。 許多結構（例如建筑物、機械等）也需要控制剛度以防止振動、顫振或不穩定。 另外，彈簧秤、環測力計等必須將其剛度控制在合理的值，以保證其特定的功能。 在結構力學的位移法分析中，為了確定結構的變形和應力，通常需要對各部分的剛度進行分析。

剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。 零件的剛度（或剛度）通常表示為單位變形所需的力或力矩。 剛度取決于零件的幾何形狀和材料的類型（即材料的彈性模量）。 對于某些彈性變形超過一定值后會影響機器工作質量的零件，如機床的主軸、導軌、絲杠等，剛度要求尤為重要。

工藝系統剛度

一、基本概念

剛度的一般概念是指物體或系統抵抗變形的能力。 表示為施加到物體上的力與在力的方向上產生的變形量的比率。

切削過程中，在各種外力的作用下，工藝系統各部分都會在各個力方向上產生相應的變形。 對于工藝系統的應力變形，主要研究誤差敏感方向的變形量。因此，工藝系統的剛度定義為：作用在工件表面法線方向上的切削力與作用在工件表面上的切削力之比。在切削力作用下，刀具相對于工件沿法線方向的位移。

在過程系統剛度的定義中，力和變形是在靜態條件下測量的，即為過程系統的靜剛度； 變形是總切削力的綜合結果。 當Y方向位移超過引起的位移時，總位移與Y方向相反，為負值，此時刀架處于負剛度狀態。 負剛度會導致刀具尖端刺入工件表面（沖孔刀具），同時也會引起工件振動，應盡量避免。

2.過程系統剛度的計算

工藝系統的總變形應該是各部件環節在同一處的法向變形的疊加。

過程系統的剛度可以從過程系統的每個部件的剛度獲得。 對于工件和刀具來說，它們一般都是簡單的部件，可以用材料力學公式來近似。 例如，車刀的剛度可以計算為懸臂梁，并使用三爪卡盤來夾緊工件。 工件的剛度可以計算為懸臂梁。 使用刀尖加工細長軸時，工件的剛度可按簡支梁計算。 對于機床和夾具來說，結構相對復雜，其剛度通常通過實驗測量。

強度和剛度的區別

從工程力學的角度來看：

強度是指某種材料抵抗破壞的能力，即材料斷裂時所需的應力。 一般只針對材料。 其大小與材料本身的性質和應力的形式有關。 例如，某種材料的拉伸強度和剪切強度是指該材料單位面積所能承受的最大拉力和剪切力，與材料的形狀無關。

剛度是指某種構件或結構抵抗變形的能力，即引起單位變形所需的應力。 通常用于組件或結構。 其尺寸不僅與材料本身的性能有關，還與構件或結構的截面和形狀有關。

不同類型的剛度有不同的表達方式。 例如，截面剛度是指截面抵抗變形的能力。 表達式是材料的彈性模量或剪切模量與相應的截面慣性矩或截面面積的乘積。 截面拉伸（壓縮）剛度的表達式為材料彈性模量與截面面積的乘積； 截面彎曲剛度是材料彈性模量和截面慣性矩等的乘積。

構件剛度是指構件抵抗變形的能力，其表達式是作用在構件上所產生的內力與其相應的構件變形的比值。 構件抗彎剛度的表達式是施加在受彎構件上的彎矩與變形引起的曲率變化之比； 構件的剪切剛度是施加到剪切構件的剪切力與引起的變形之間的正交角。 變化的比例。 結構側向剛度是指結構抵抗側向變形的能力，是作用在結構上的水平力與引起的水平位移等的比值。

當然，材料的彈性模量或變形模量也可以理解為材料的剛度。

強度：其法定單位為：牛頓/平方毫米[N/mm^2]，即金屬單位面積所能承受的力的大小。 指金屬材料抵抗外力破壞作用的能力。 可分為：拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度、剪切強度。

剛度：硬度是指材料抵抗硬物壓入其表面的能力。 根據測量方法的不同，可采用洛氏[HR]硬度、表面洛氏[HR]硬度、維氏[HV]硬度、布氏[HB]硬度來測量其大小，但沒有單位。

硬度是衡量金屬材料軟硬度的重要性能指標。 可以理解為材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可以表示為材料抵抗殘余變形和抗破壞的能力。 硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度、韌性等力學性能的綜合指標。 硬度檢測可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回彈法（如肖氏硬度）以及顯微硬度、高溫硬度等方法。

強度是指零件承受載荷后抵抗超過允許極限的斷裂或殘余變形的能力。 也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效的能力）的重要指標。 強度是機械零件首先應滿足的基本要求。 機械零件的強度一般可分為靜態強度、疲勞強度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強度、沖擊強度、高低溫強度、腐蝕條件下的強度和蠕變、結合強度等。強度實驗研究是一項綜合性研究，主要研究構件的受力狀況，通過其受力狀態來預測其損傷失效的條件和時間。

剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。 零件的剛度（或剛性）通常表示為單位變形所需的力或力矩。 剛度取決于零件的幾何形狀和材料的類型（即材料的彈性模量）。 對于某些彈性變形超過一定值后會影響機器工作質量的零件，如機床的主軸、導軌、絲杠等，剛度要求尤為重要。

強度是抵抗塑性變形的能力，剛度表示材料承受彈性變形的難易程度。

楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度

“模數”可以理解為標準量或指數。 材料的“模量”前面通常有規定性的表述，如彈性模量、壓縮模量、剪切模量、截面模量等，這些都是與變形有關的指標。

楊氏模量：

楊氏模量即彈性模量，是材料力學中的一個概念。 對于線彈性材料，建立公式 σ（法向應力）= Eε（法向應變），其中 σ 為法向應力，ε 為法向應變，E 為彈性模量，是與材料有關的常數，與材料本身的特性。 。 楊（~1829）研究了材料力學中的剪切變形，認為剪切應力是一種彈性變形。 1807年，他提出了彈性模量的定義，后來稱為楊氏模量。 鋼的楊氏模量約為2×1011N·m-2，銅的楊氏模量為1.1×1011N·m-2。

彈性模量〔〕E：

彈性模量E是指在彈性變形范圍內（即比例極限內）作用于材料的縱向應力和縱向應變的比例常數。 也常指材料所受的應力（如拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、剪切等）與材料產生的相應應變的比值。

彈性模量是表征晶體中原子間結合力強弱的物理量，因此它是對組織結構不敏感的參數。 在工程中，彈性模量是材料剛度的度量，表示物體變形的難易程度。

彈性模量E是材料在比例極限內的應力與相應應變的比值。 對于一些應力-應變曲線在彈性范圍內不符合直線關系的材料，可以根據需要采用切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的方法來代替其彈性模量值。 根據受力條件的不同，有相應的拉伸彈性模量（楊氏模量）、剪切彈性模量（剛性模量）、體積彈性模量、壓縮彈性模量等。

剪切模量G（剪切）：

剪切模量是指剪切應力與剪切應變的比值。剪切模量G=剪切彈性模量G=剪切彈性模量G楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度

剪切彈性模量G是材料的基本物性參數之一，與楊氏（壓縮、拉伸）彈性模量E、泊松比ν并列為材料的三大基本物性參數。 它廣泛應用于材料力學和彈性學領域。 它在力學中有著廣泛的應用。

定義為：G=τ/γ，其中G（Mpa）為剪切彈性模量；

τ為剪切應力（Mpa）；

γ 是剪切應變（弧度）。

體積模量 K（體積）：

體積模量描述了均勻各向同性固體的彈性，可以表示為每單位面積的力，表示不可壓縮性。 公式如下：K=E/(3×(1-2×v))，其中E為彈性模量，v為泊松比。 詳細內容請參閱大學內任意一本彈性力學書籍。

性質：物體在p0壓力下的體積為V0； 假設壓力增加 (p0→p0+dP)，體積減小到

(V0-dV)。 則K=(p0+dP)/(V0-dV)稱為物體的體積模量(

）。 如果在彈性范圍內，則專門稱為體積彈性模量。 體積模量是一個相對穩定的材料常數。 由于在各個方向均布壓力下，材料的體積總是變小，因此K值始終為正值，單位為MPa。 體積模量的倒數稱為體積柔度。 體積模量、拉伸模量與泊松比之間存在關系：E=3K（1-2μ）。

壓縮模量〔〕：

壓縮模量是指壓縮應力與壓縮應變的比值。

儲能模量E'：

儲能模量E'本質上是楊氏模量，它描述了材料儲存彈性變形能的能力。 儲能模量代表材料變形后的回彈指數。

儲能模量E’是指粘彈性材料在交變應力作用下，在一個周期內儲存能量的能力，通常指彈性；

能量耗散模量E''：

耗能模量E''是模量中應力和變形的異步分量； 它表征材料耗散變形能的能力并表達材料的粘性性質。

能量消耗模數E''是指在一個變化周期內消耗能量的能力。通常指粘性

切線模數〔〕：

切線模量是塑性階段屈服極限與強度極限之間曲線的斜率。 是應力-應變曲線上應力與應變的一階導數。 其大小與受力程度有關，并不是某個值。 切線模量通常用于增量有限元計算。 切線模量和屈服應力的單位均為N/m2

截面模數：

截面模量是構件截面的力學性能。 是表示構件截面抵抗一定變形能力的指標，如彎曲截面模量、扭轉截面模量等。它只與截面形狀和中性軸位置有關，而與任何事物無關與材料本身的特性有關。 在一些書籍中，截面模量也稱為截面系數或截面阻力矩等。

力量：

強度是指某種材料抵抗破壞的能力，即材料抵抗變形（彈性\塑性）和斷裂（應力）的能力。 一般只針對材料。 其大小與材料本身的性質和應力的形式有關。 可分為：屈服強度、拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度、剪切強度等。

例如，某種材料的拉伸強度和剪切強度是指該材料單位面積所能承受的最大拉力和剪切力，與材料的形狀無關。

例如，拉伸強度和拉伸模量的比較：它們的單位都是MPa或GPa。 拉伸強度是指材料在拉伸過程中能夠承受的最大應力，而拉伸模量是指材料在拉伸時的彈性。 對于鋼，如45號鋼，拉伸模量在200-的數量級，拉伸模量在180-的數量級。

剛性：

剛度（即硬度）是指某種部件或結構抵抗變形的能力。 它是衡量材料彈性變形難易程度的指標。 主要是指引起單位變形所需的應力。 通常用于組件或結構。 其尺寸不僅與材料本身的性能有關，還與構件或結構的截面和形狀有關。

剛度越高，物體的行為就越“硬”。 對于不同的工具，剛度有不同的表示方式，如靜態剛度、動態剛度、環剛度等。一般來說，剛度的單位是牛頓/米，或者牛頓/毫米，代表產生單位長度所需的力形變。

法向剛度和剪切剛度的單位也是 N/m 或 N/mm。 區別在于力的方向。

一般用彈性模量E的大小來表示。 E的大小一般只與原子間作用力有關，與組織狀態關系不大。 通常鋼和鑄鐵的彈性模量差異很小，即它們的剛度幾乎相同，但它們的強度卻有很大差異。

“彈性模量”是描述材料彈性的物理量。 它是一個通用術語，包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。因此，“彈性模量”和“體積模量”是包含關系。

一般來說，彈性體受到外部作用（稱為“應力”）后，彈性體的形狀會發生變化（稱為“應變”）。 “彈性模量”的一般定義是：應力除以應變。 例如：

線性應變 - 對細桿施加拉力 F。 該拉力除以桿的橫截面積S稱為“線性應力”。 桿的伸長量 dL 除以原始長度 L 稱為“線性應變”。 線應力除以線應變等于楊氏模量 E：F/S=E(dL/L)

剪切應變——當橫向力f（通常是摩擦力）施加到彈性體上時，彈性體將從正方形變為菱形。 這種變形的角度α稱為“剪切應變”。 相應的力f除以受力面積S稱為“剪應力”。 剪切應力除以剪切應變等于剪切模量 G：f/S=G*a

體積應變 - 對彈性體施加總壓力 p。 這種壓力稱為“體積應力”。 彈性體的體積減少量（-dV）除以原始體積V，稱為“體積應變”。 體積應力除以體積應變等于體積模量：p=K(-dV/V)

注：液體只有體積模量，其他彈性模量均為零，故用彈性模量指體積模量。

一般情況下，彈性體的應變很小，即體積的變化與原始體積相比是很小的數字。 此時，體積的相對變化和密度的相對變化只是正負相反，大小相同。 例如，如果體積減少0.01%，密度就會增加0.01%。

體積模量不是負值（從前面的定義可以看出），并且不僅僅是氣體具有體積模量。 所有固體、液體和氣體都具有體積模量。 然而，液體和氣體沒有楊氏模量和剪切模量。

泊松比以法國數學家丹尼斯的名字命名。

在材料比例限度內，由均勻分布的縱向應力引起的橫向應變與相應的縱向應變之比的絕對值。 例如，當一根桿被拉伸時，它的軸向伸長伴隨著橫向收縮（反之亦然），橫向應變e'與軸向應變e的比值稱為泊松比V。材料的泊松比一般由通過實驗方法。

可以這樣記：空氣的泊松比為0，水的泊松比為0.5，可以推導出中間的那個。

主要和次要泊松比之間的差異Major and Minor's Ratio

主泊松比PRXY是指在單軸作用下，X方向單位拉（或壓）應變引起的Y方向壓（或拉）應變。 二次泊松比NUXY表示正交方向泊松比是指單軸作用下Y方向單位拉（或壓）應變引起的X方向壓（或拉）應變。

PRXY與NUXY有一定的關系：PRXY/NUXY=EX/EY

對于正交各向異性材料，需要根據材料數據分別輸入主泊松比和次泊松比。 然而，對于各向同性材料，選擇 PRXY 或 NUXY 輸入泊松比沒有區別。 只需輸入其中之一即可。

簡單推到如下： 假設在單軸作用下：

(1) X方向單位拉（或壓）應變引起的Y方向壓（或拉）應變為b；

[2] Y方向單位拉（或壓）應變引起的X方向壓（或拉）應變為a；

然后根據胡克定律，我們得到 σ=EX×a=EY×b

→EX/EY＝b／a

又∵PRXY/NUXY＝b／a

∴PRXY/NUXY=EX/EY

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