冶金聚合物零件橫截面零件設(shè)計材料試驗金相顯微鏡

在工程實踐中，從前的傳統(tǒng)做法是一開始就依據(jù)強度或
剛度去進行設(shè)計，而不考慮韌性．直到后來，才將韌性當(dāng)作一
個問題提到日程上來．令人遺憾的是，不考慮韌性常常要出
現(xiàn)大規(guī)模的工程失效．因此，在現(xiàn)代設(shè)計中韌性的重要性至
少等同于、甚至可能高于其它各種力學(xué)性能．總之，選材問題
包括兩個方面——一方面是從整體設(shè)計的角度去考慮；另一
方面是從材料本身去考慮．

  從整體設(shè)計的角度考慮時，一般情況是：大型結(jié)構(gòu)和厚截
面都比小零件和薄截面具有更低的韌性．這是因為在前一種
情況下用的塑性約束更大，例如，對于大型船舶有必要使用強
度較高的鋼，因為常用的軟鋼需要的截面非常厚(根據(jù)強度設(shè)
計)，以致造成的塑性約束足以損壞其正常的韌性．但是，對
給定的某一類材料，其強度與韌性問通常是反比關(guān)系
因此，如果韌性不能與設(shè)計正確匹配，即使應(yīng)用高強度
材料也會因材料的韌性不足而造成問題．

在復(fù)雜的部件中，由于把不同剛度的材料組裝在一起，也
會帶來其它一些問題，即變形的不協(xié)調(diào)性能夠?qū)е戮植康膽?yīng)
力集中，最終產(chǎn)生某種形式的局部失效，這也是非常危險的．
據(jù)估計，近來報道的有關(guān)包裝設(shè)備、甚至整個窗框、高層建筑
的倒塌等事例，均與這種效應(yīng)有關(guān)．

  利用高強度材料減輕重量的努力可能對剛度產(chǎn)生不利的
影響，因為盡管所用的冶金強化方法對材料的楊氏模量并不
會有重大影響，但強度越高，允許的橫截面也就越小，從而使
幾何剛度工降低．如果諸如箱體之類的薄壁構(gòu)件有可能利用
高強度結(jié)構(gòu)鋼去制造的話，那么在它承受滿負(fù)荷時則需要具
有額外的剛度，這在某種程度上說來，就將可能的節(jié)約抵消掉
了

聚合物的特征之一就是當(dāng)除去載荷時，只要時間足夠(當(dāng)
然也假定施加的載荷不至引起不可恢復(fù)的損傷)，施加載荷引
起的應(yīng)變就是可以恢復(fù)的．這種特征在設(shè)計脈動載荷時必須
加以考慮．
  與金屬不同，塑料的剛度并非和顯微組織無關(guān)．諸如聚
乙烯和尼龍一類結(jié)晶熱塑性塑料，可根據(jù)所受加工工藝的性
質(zhì)而改變其結(jié)晶化的程度．其較高的剛度與結(jié)晶度的增加有
關(guān)．
  雖然金屬單晶體的楊氏模量可能有很強的各向異性，但
單個晶粒呈無規(guī)則排列的多晶體金屬或合金將具有近似的各
向同性性能．另一方面，塑料通常都表現(xiàn)有明顯的各向異性，
這可能是由于長鏈聚合物的分子發(fā)生擇優(yōu)取向的緣故．沿?fù)?br>優(yōu)取向方向上所測的剛性模量，要比在垂直方向上測出的
高．

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