强度性质
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2023年3月4日发(作者：四年级家长会)1/6
强度的分类
金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用
的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用
的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件
承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度
是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件
首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯
曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件
下的强度和蠕变、胶合强度等项目。
强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的
受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根
据受力种类的不同分为以下几种:
(1)抗压强度--材料承受压力的能力.
(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.
(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力.
(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.
一、屈服强度
材料拉伸的应力-应变曲线
yieldstrength
屈服强度（yieldstrength）是材料屈服的临界应力值。
（1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是在屈服点在应力（屈服
值）；
（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达
到规定值（通常为
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0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性能的评价指
标，是材料的实际使用极限。因为材料屈服后产生颈缩，应变增大，使材料失
去了原有功能。
当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产
生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动
的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点
和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，
称为屈服点或屈服强度(σ
s或σ
0.2)。
有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(
0.2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度
（yieldstrength）。
首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销可以恢
复原来形状）和塑性变形（外力撤销不能恢复原来形状，形状发生变化）
建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。
所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的
向弹-塑性状态过度，它标志着宏观塑性变形的开始。
二、抗拉强度
抗拉强度（tensilestrength）
抗拉强度（б
b）指材料在拉断前承受最大应力值。
当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重
新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力
达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑
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性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断
裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。
单位:
kn/mm２(单位面积承受的公斤力)
抗拉强度：
extensionalrigidity.
抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度
目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材
料抗拉/压强度的测定!
三、抗压强度
bc，指外力是压力时的强度极限
下面就以岩石为例，详细像大家解释下什么是抗压强度
岩石的抗压强度是指在无侧束状态下（Unconfined）所能承受的最大压力，
通常以每平方公分多少公斤，或每平方英寸多少磅。换言之，它指把岩石的加
压至破裂所需要的应力。
欲想了解石材的特性，和在工程上是否适用时，必须先作岩石的力学强度
试验。强度试验中最主要为抗压强度的试验。
岩石的最大抗压强度的量测，通常是在固定的实验室中进行，并利用功率
为十至一百吨以上的特殊水压机来把测试样本压碎。为测试岩石的抗压强度，
其样品需制成立方体或圆柱体的形状，同时其尺寸还得视岩石的不同而异。对
高强度的岩石而言，立方体形状的样品尺寸为5㎝×5㎝×5㎝，中等强度的岩石
其样品尺寸为7㎝×7㎝×7㎝，而松软的岩石其样品尺寸为10㎝×10㎝×10㎝。
对于矿物成份不均匀的岩石，其立方体形状的样品尺寸，应较矿物成份均匀的
岩石为大。
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为了避免获得意外的结果，应该采取同一石料的若干样品分别在干燥或潮
湿的状况下进行试验。不过这种测试未必能够得到正确的数据，因为即使同一
种的岩石，其抗压强度也不一定完全相同，还要看压缩方向和样品的构造等关
系而定。此种具有方向的性质，以页岩特别显著。
样品的剖面面积为2吋×2吋即4平方吋，同时已知岩石的抗压强度为每平
方吋一万磅（10,000psi），如此对样品施以10,000×4=40,000磅压力时，样品将
会被破坏。其抗压强度计算公式如下：
p＝P/A
式中p为抗压强度，以每平方吋多少磅（psi）、每平方公分多少公斤为单
位，P为压力，以磅、公斤为单位，A为剖面面积，以平方公分、平方吋为单
位。
大致说来，火成岩、石英岩和特别坚硬的硅质砂岩，具有最大的抗压强
度。例如一些未风化之玄武岩，其无侧束抗压强度可达到60,000psi。影响岩石
抗压强度的因素很多，其最重要的有三种因素：
组织、胶结物的性质、压力的方向等。
（1）组织
以结晶粒子大小而言，一些细粒的岩石或隐晶质的岩石，其抗压强度往往
要较粗粒为大。例如细粒的砂岩，其抗压强度便要较粗粒为大。以火成岩和变
质岩而言，当中有些晶体彼此钩结得很牢固，其抗压强度自然要较一些钩结不
良的为大。
（2）胶结物的性质
在沉积岩方面其抗压强度，大多决定于胶结物的性质，特别以砂岩、砾岩
和角砾岩为然。例如，假如岩石中的胶结物是黏土，则砂岩的抗压强度一定很
低；假如岩石中的胶结物是石英的话，则砂岩的抗压强度一定变成最强，这些
石英所胶结的岩石又称为硅化（Silicified）。
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（3）压力的方向
岩石的抗压强度也决定于挤压应力作用的方向。以沉积岩而言，它们具有
层面的，如果应力作用的方向和层面垂直，则岩石的抗压强度为最大。
此外，某些岩石常常具有裂缝、矿脉或片理等类的构造，如果它们的方向
和破裂面（PlaneofFailure）的方向一致时，则对岩石的抗压强度自然影响很
大。
下面是一些岩石的抗压强度
岩石种类抗压强度（Kg∕㎝2）
花岗岩（Granite）1,000~2,500
正长岩（Syenite）1,000~2,000
闪长岩（Diorite）1,500~2,800
辉长岩（Gabbro）1,000~2,800
辉绿岩（Diabase）2,000~3,000
xx（Basalt）4,000
结晶质石灰岩（CrystallineLimestone）1,000~2,000
石英砂岩（QuartzoseSandstone）2,000
xx（Quartzite）3,000
片麻岩（Gneiss）1,000~2,000
四、抗弯强度
抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力，主要用于考察陶瓷等脆性材料
的强度。一般采用三点抗弯测试或四点测试方法评测。其中四点测试要两个加
载力，比较复杂；三点测试最常用。其值与承受的最大压力成正比。
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三点测试抗弯公式：
R=(3F*L)/(2b*h*h)
F—破坏载荷
L—跨距
b—宽度
h—厚度
五、抗剪强度
代号σ
c，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限