硬度强度刚度压强

玛丽莲梦兔
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2020年08月16日 19:02
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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 Nm² = 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 dyncm² ≈ 1.0197 at ≈ 0.98692 atm ≈
750.06 Torr ≈ 14.504 psi
1 at = 98 066.5 Pa = 0.980665 bar ≡ 1 kgfcm² ≈ 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 lbfin²

定义或解释

①垂直作用于物体单位面积上的力叫做压力。
②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=FS
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
①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。
②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FA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FA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kgm3(千克立方米);g=9.8Nkg(一般不做要求时
缩略为g=10Nkg);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:①温度:温度越高,空气分子运动 的越强烈,压强
越大;②密度:密度越大,表示单位体积内空气质量越大,压强越大

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