[指南]硬度强度刚度压强

[指南]硬度强度刚度压强 硬度; 强度; 刚度; 压强 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。 强度 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。 刚度 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。 压强 目录 • • 压强单位及换算 • • 定义或解释 • • 液体压强 • • 大气压强 压强单位及换算 压强单位 帕斯卡(Pa) 巴(bar) 工程大气压(at) 标准大气压(atm) 托(torr) 磅每平方英寸(psi) 1 Pa ? 1 N/m² = 10?5 bar ? 10.197×10?6 at ? 9.8692×10?6 atm ? 7.5006×10?3 Torr ? 145.04×10?6 psi 1 bar = 100 000 Pa ? 106 dyn/cm² ? 1.0197 at ? 0.98692 atm ? 750.06 Torr ? 14.504 psi 1 at = 98 066.5 Pa = 0.980665 bar ? 1 kgf/cm² ? 0.96784 atm ? 735.56 Torr ? 14.223 psi 1 atm = 101 325 Pa = 1.01325 bar ? 1.0332 at ? 101 325 Pa = 760 Torr ? 14.696 psi 1 Torr ? 133.322 Pa ? 1.3332×10?3 bar ? 1.3595×10?3 at ? 1.3158×10?3 atm ? 1 mmHg ? 19.337×10?3 psi 1 psi ? 6894.76 Pa ? 68.948×10?3 bar ? 70.307×10?3 at ? 68.046×10?3 atm ? 51.715 Torr ? 1 lbf/in² 定义或解释 ?垂直作用于物体单位面积上的力叫做压力。 ?物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强。 (2)单位 在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕(这是为了几年科学家帕斯卡Blaise pascal而命名的)，即牛顿,平方米。压强的常用单位有千帕、标准大气压、托、千克力,平方厘米、毫米水银柱等等。(之所以叫帕斯卡是为了纪念法国科学家帕斯卡) (3)公式:p=F/S p表示压强，单位帕斯卡(简称帕，符号Pa) F表示压力，单位牛顿(N) S表示受力面积，单位平方米 (4)说明 ?不少学科常常把压强叫做压力，同时把压力叫做总压力。这时的压力不表示力，而是表示垂直作用于物体单位面积上的力。所以不再考虑力的矢量性和接触面的矢量性，而将压力作为一个标量来处理。 在中学物理中，为避免作用力和单位面积作用力的混淆，一般不用压力来表示压强。 ?应力和压强 物体由于外因或内因而变形时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做应力。 一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。这样，对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、 Ay、Az三个互相垂直的面，应力F/A有九个不同的分量，因此严格地说应力是一个张量。 由于流体不能产生切变，不存在切应力，必须与静止或凝固后产生。因此对于静止流体，不管力是如何作用，只存在垂直于接触面的力;又因为流体的各向同性，所以不管这些面如何取向，在同一点上，作用于单位面积上的力是相同的。由于理想流体的每一点上，F/A在各个方向是定值，所以应力F/A的方向性也就不存在了，有时称这种应力为压力，在中学物理中叫做压强。 压强是一个标量。压强，压力的这一定义的应用，一般总是被限制在有关流体的问题中。 垂直作用于物体的单位面积上的压力。若用P表示压强，单位为帕斯卡(1帕斯卡=1牛顿/平方米) 对于压强的定义，应当着重领会四个要点: 1.受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。(此时压强与压力成正比) 2.同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有所不同。受力面积小时，压强大;受力面积大时，压强小。 3.压力和压强是截然不同的两个概念:压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力，跟支持面面积大小无关。 压强是物体单位面积受到的压力。 4.压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，踉一般力的单位是相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在国际单位制中是牛顿/平方米，称“帕斯卡”，简称“帕”。 液体压强 (1)产生原因 由于液体受到重力作用,且具有流动性,所以液体对容器底和容器侧壁有压强,液体内部向各个方向都有压强. (2)特点 液体对容器底和侧壁有压强,液体内部向各个方向都有压强. 液体的压强随深度增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;不同液体的压强还跟密度有关. (3)计算 液体压强的计算公式是 p,ρ液gh 式中ρ为液体密度,单位用kg/m3(千克/立方米);g,9.8N/kg(一般不做要求时缩略为g=10N/kg);h是液体内某处的深度,单位用m; p为液体压强,单位用Pa. 由公式p,ρgh可知,液体的压强大小只跟液体的密度ρ、深度h有关,跟液体重、体积、底面积 大小等其他因素都无关. 由公式p,ρgh还可归纳出:当ρ一定,即在同一种液体中,液体的压强p与深度h成正比;在不同的液体中,当 深度h相同时,液体的压强p与液体密度ρ成正比. 大气压强 (1)产生原因 空气受到重力作用,而且空气能流动,因此空气内部向各个方向都有压强,这个压强就叫大气压强. (2)马德堡半球实验: 有力地证明了大气压的存在.同时还可说明,大气压强是很大的. (3)大气压的测定 托里拆利实验测出了大气压的大小. 在托里拆利实验中,测量结果和玻璃管的粗细、形状、长度(足够长的玻璃管)无关;如果实验时玻璃管倾 斜,则水银柱的长度变长,但水银柱的高度,即玻璃管内外水银面的高度差不变;这个高度是由当时的大气压的 大小和水银的密度所共同决定的,通常情况下,为76cm左右.作为1个标准大气压(standard atmospheric pressure),符号为1atm*(压强的非法定单位)，1atm*约为1.013×10的5次方Pa。 (4)影响大气压强的因素:?温度:温度越高，空气分子运动的越强烈，压强越大;?密度:密度越大，表示单位体积内空气质量越大，压强越大