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(二)應變：應變是外力作用引起的形狀和尺寸的相對改變。 與正應力和切應力相對應，應變分為線應變和角應變。當外力卸除后，物體能夠全部恢復到原來狀態的應變，稱為彈性應變;如只能部分地恢復到原來狀態，其殘留下來的那一部分稱為塑性應變。

(三)材料強度

圖8-2所示為低碳鋼試棒在受軸向靜拉力時，軸向負荷P與絕對軸向變形Δl的關系曲線。

負荷較小時，材料的軸向變形與負荷成線性關系;負荷超過Pp后，呈非線性關系。保持線性關系的最大負荷為比例極限負荷Pp。與該點相對應的應力稱為比例極限，用σp表示，也就是應力與應變為線性關系的最大應力。

圖8-2 低碳鋼的拉伸圖

負荷小于Pe時，材料的變形為彈性變形，大于Pe時則產生塑性變形，與該點相對應的應力為彈性極限σe。

當負荷增大到一定值時，在負荷不增加或減小的情況下，試樣還繼續伸長，這種現象叫屈服。屈服階段的最小負荷是屈服點的負荷Ps，與之對應的應力稱為屈服極限，用σs表示。

對沒有出現明顯屈服現象的材料，用產生0.2%殘余變形的應力作為條件屈服極限。

當負荷達到一個最大值Pb，試樣的某一截面開始急劇縮小，致使負荷下降，該負荷為強度極限負荷。與之相對應的應力稱為強度極限或抗拉強度，用σb表示。它是材料拉斷前的最大應力。

當負荷達到PK時，試樣斷裂。這個負荷稱為斷裂負荷。

屈服極限σs、強度極限σb是評價材料靜強度的重要指標。

小結：

比例極限：應力與應變成線性關系的最大應力σp。

彈性極限：保持彈性變形的最大應力σe 。

彈性變形：外力去除后，能夠全部恢復的變形;塑性變形：外力去除后，不能恢復的那一部分變形，即殘留的變形。

屈服極限σs：開始出現屈服現象的應力。

屈服：負荷不增加，甚至減小時，試件繼續伸長的現象。對沒有出現明顯屈服現象的材料，用產生0.2%殘余變形的應力作為條件屈服極限。

強度極限σb：材料拉斷前的最大應力。也稱為抗拉強度。

屈服極限和強度極限是評價材料靜強度的重要指標。

試件斷裂時的負荷，稱為斷裂負荷Pk 。

(四)許用應力

許用應力是機械設計中，允許零件或構件承受的最大應力值。

零件或構件在工作中所承受的最大應力如果小于等于許用應力就是安全的。否則就是不安全的。

許用應力等于考慮各種影響因素后經適當修正的材料失效應力除以安全系數。

對于塑性材料(大多數結構鋼、鋁合金等)，

σs——材料的屈服極限

ns——安全系數

對于脆性材料(高強度鋼、鑄鐵等)，

例8-3：45號鋼制圓桿承受拉伸載荷 ，材料的屈服極限

安全系數 nS = 4，試計算該圓桿的直徑。

解：

可取圓桿的直徑為30 mm

疲勞強度設計中用疲勞極限，公式為：n=σrk/σmax≥　[n]

[n]——許用安全系數

σmax——最大應力

σrk——零件的疲勞極限

二、疲勞及疲勞壽命

疲勞損傷發生在受交變應力(或應變)作用的零件和構件，如起重機的橋架和其他結構件、壓力容器、機器的軸和齒輪等，它導致零件或構件的過大變形或斷裂。

零件和構件在低于材料屈服極限的交變應力(或應變)的反復作用下，經過一定的循環次數以后，在應力集中部位萌生裂紋。裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。

材料在疲勞破壞前所經歷的應力循環數稱為疲勞壽命。

根據應力循環次數分為高周疲勞和低周疲勞，在機械工程中最常見的疲勞是高周疲勞。

三、疲勞壽命曲線

應力壽命曲線(σ—N曲線)或應變壽命曲線(δ—N曲線)，統稱為S — N 曲線。圖8-3所示為以最大應力σmax的對數為縱坐標，疲勞壽命N(應力循環數)的對數為橫坐標，根據試驗數據得到的S—N曲線，

曲線的斜直線部分可以用下面的方程表示

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（責任編輯：中大編輯）

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