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(二)应变：应变是外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。 与正应力和切应力相对应，应变分为线应变和角应变。当外力卸除后，物体能够全部恢复到原来状态的应变，称为弹性应变;如只能部分地恢复到原来状态，其残留下来的那一部分称为塑性应变。

(三)材料强度

图8-2所示为低碳钢试棒在受轴向静拉力时，轴向负荷P与绝对轴向变形Δl的关系曲线。

负荷较小时，材料的轴向变形与负荷成线性关系;负荷超过Pp后，呈非线性关系。保持线性关系的最大负荷为比例极限负荷Pp。与该点相对应的应力称为比例极限，用σp表示，也就是应力与应变为线性关系的最大应力。

图8-2 低碳钢的拉伸图

负荷小于Pe时，材料的变形为弹性变形，大于Pe时则产生塑性变形，与该点相对应的应力为弹性极限σe。

当负荷增大到一定值时，在负荷不增加或减小的情况下，试样还继续伸长，这种现象叫屈服。屈服阶段的最小负荷是屈服点的负荷Ps，与之对应的应力称为屈服极限，用σs表示。

对没有出现明显屈服现象的材料，用产生0.2%残余变形的应力作为条件屈服极限。

当负荷达到一个最大值Pb，试样的某一截面开始急剧缩小，致使负荷下降，该负荷为强度极限负荷。与之相对应的应力称为强度极限或抗拉强度，用σb表示。它是材料拉断前的最大应力。

当负荷达到PK时，试样断裂。这个负荷称为断裂负荷。

屈服极限σs、强度极限σb是评价材料静强度的重要指标。

小结：

比例极限：应力与应变成线性关系的最大应力σp。

弹性极限：保持弹性变形的最大应力σe 。

弹性变形：外力去除后，能够全部恢复的变形;塑性变形：外力去除后，不能恢复的那一部分变形，即残留的变形。

屈服极限σs：开始出现屈服现象的应力。

屈服：负荷不增加，甚至减小时，试件继续伸长的现象。对没有出现明显屈服现象的材料，用产生0.2%残余变形的应力作为条件屈服极限。

强度极限σb：材料拉断前的最大应力。也称为抗拉强度。

屈服极限和强度极限是评价材料静强度的重要指标。

试件断裂时的负荷，称为断裂负荷Pk 。

(四)许用应力

许用应力是机械设计中，允许零件或构件承受的最大应力值。

零件或构件在工作中所承受的最大应力如果小于等于许用应力就是安全的。否则就是不安全的。

许用应力等于考虑各种影响因素后经适当修正的材料失效应力除以安全系数。

对于塑性材料(大多数结构钢、铝合金等)，

σs——材料的屈服极限

ns——安全系数

对于脆性材料(高强度钢、铸铁等)，

例8-3：45号钢制圆杆承受拉伸载荷 ，材料的屈服极限

安全系数 nS = 4，试计算该圆杆的直径。

解：

可取圆杆的直径为30 mm

疲劳强度设计中用疲劳极限，公式为：n=σrk/σmax≥　[n]

[n]——许用安全系数

σmax——最大应力

σrk——零件的疲劳极限

二、疲劳及疲劳寿命

疲劳损伤发生在受交变应力(或应变)作用的零件和构件，如起重机的桥架和其他结构件、压力容器、机器的轴和齿轮等，它导致零件或构件的过大变形或断裂。

零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力(或应变)的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位萌生裂纹。裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。

材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。

根据应力循环次数分为高周疲劳和低周疲劳，在机械工程中最常见的疲劳是高周疲劳。

三、疲劳寿命曲线

应力寿命曲线(σ—N曲线)或应变寿命曲线(δ—N曲线)，统称为S — N 曲线。图8-3所示为以最大应力σmax的对数为纵坐标，疲劳寿命N(应力循环数)的对数为横坐标，根据试验数据得到的S—N曲线，

曲线的斜直线部分可以用下面的方程表示

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（责任编辑：中大编辑）

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