【正文】 10000 20000 20000 30000 30000 42000 42000 44000 44000 50000 50000 60000 60000 63000 63000 Scrutiny of the tabulated results discloses much information sbout the weld sample. First , very large stresses produce only minute strains: 15 tons per aq in. produce a strain of only 1/10%or 1/1000% in. per in. of length .Second , there appear to be two strain regions. For low stresses, the strain is no longer proportional wo the stress. For the higher stresses, the strain is no longer proportional to the stresses, and in this region the metal stretches considerably, or yields. The stress separating these two kinds of strain behavior is termed the yield stress, which for this sample sis 42,000 psi. The region below the yield stress is the elastic region , and the elastic strain is that part of the strian which disappears when thet load is removed. A steel spring, for example, works on elastic strain. Beyond the yield stress, the strain is plastic, meaning that it is permanent and remains after the stress is removed. We can mow properly explain the terms brittle and ductile. A brittle material is any material which shows very little or no plastic strain, and a ductile material develops a long plastic region when stressed. Plasticity is an important requirement of structural materials because plastic deformation givens a warning that the material is being stressed close to its ultimate strength. Brittle materrials, having no plastic deformation, give no warning of failure . The weld test sample analyzed above incresed in length by 14% before it broke: the total elastic strain was only %, or one/hundredth as much am the plastic strain. By and large ,soft and weak materials behave plastically,and hard and strong materials show little plastic behavior. This is true of steels in particular: the soft or “mild” steels may elongate plastically 25 to 35% .力學(xué)科學(xué)的分析運(yùn)動(dòng)、時(shí)間和各種力的學(xué)科叫力學(xué)，它由兩部分組成：靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。靜力學(xué)研究分析靜止不動(dòng)的系統(tǒng)，也就是說在這些系統(tǒng)中，時(shí)間不是考慮的因素，而動(dòng)力學(xué)研究分析隨時(shí)間變化而變化的系統(tǒng)。 如圖1所示，動(dòng)力學(xué)也由兩部分組成。Elur在1775年首瓷將它們看作兩個(gè)不同的分支：剛體運(yùn)動(dòng)的餓研究可以方便的分成兩部分：一是幾何，另一個(gè)是力學(xué)。第一部分在不考慮運(yùn)動(dòng)原因的情況下來研究剛體從一個(gè)指定位置到另外任一點(diǎn)的移動(dòng)，而且必須用解析公式來體現(xiàn)，公式將確定剛體每一點(diǎn)的位置。因此，這一研究僅僅是關(guān)于幾何學(xué)的，更確切餓說是關(guān)于實(shí)體物切割術(shù)的。 很明顯，把第一部分和本來屬于機(jī)械學(xué)的那一部分分開，從動(dòng)力學(xué)原理來研究運(yùn)動(dòng)，這比把兩部分和起來考慮容易很多。 屬于動(dòng)力學(xué)的這兩部分后來被分成兩個(gè)不同的學(xué)科，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，分別經(jīng)驗(yàn)就運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力。 因此，設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的首要問題就是理解它的運(yùn)動(dòng)學(xué)。運(yùn)動(dòng)學(xué)研究運(yùn)動(dòng)，而不是研究產(chǎn)生它的力。更確切的說運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究位置、位移、旋轉(zhuǎn)、速度和加速度的學(xué)科，比如說 ，研究行星或軌道的運(yùn)動(dòng)也是一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題。 在上述引用的內(nèi)容中應(yīng)注意的是Elur把動(dòng)力學(xué)分成運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)是基于他們是研究剛體的假設(shè)基礎(chǔ)之上的。在這個(gè)非常重要的前提基礎(chǔ)之上才允許分別對(duì)待這兩門學(xué)科。對(duì)于柔體、柔體本身的形狀以至于柔體物體的運(yùn)動(dòng)取決于作用與他們身上的力。在這種情況下，須同時(shí)研究力和運(yùn)動(dòng)，因此很大程度上增加了分析的復(fù)雜性。 幸運(yùn)的是，盡管真正的機(jī)器零件或多或少都是可彎曲的，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)通常是在設(shè)計(jì)用剛體應(yīng)力和應(yīng)變 應(yīng)力和應(yīng)變不是一回事，但卻相互關(guān)系，彼此依存。請(qǐng)看一個(gè)用一根百棕繩拖一輛汽車的簡單例子。繩子的拉力在聲的纖維里產(chǎn)生的應(yīng)力或內(nèi)力。在拉力或應(yīng)力放松之后，這根繩子由于這個(gè)應(yīng)力已產(chǎn)生永久伸長。長度的增加量就是變形或稱應(yīng)變。容焊時(shí)常常產(chǎn)生翹曲也是一種應(yīng)變，如他明顯的表明焊后的金屬內(nèi)存在著應(yīng)力。 應(yīng)力正如壓強(qiáng)一樣是用沒平方英寸的磅數(shù)（磅/）來計(jì)算的。以磅/為單位的英里等于載荷除以承受該載荷的面積：應(yīng)力可能有3種（圖2）1. 壓應(yīng)力（擠壓應(yīng)力）2. 拉應(yīng)力（拉伸應(yīng)力）3. 剪應(yīng)力（切削應(yīng)力）所有的材料加載時(shí)即產(chǎn)生應(yīng)力是就會(huì)變形，縮短或伸長。在載荷作用下尺寸或形狀的變化有時(shí)會(huì)大到能用肉眼看出來，例如橡皮筋和金屬彈簧的情況，但對(duì)于承受設(shè)計(jì)載荷的金屬構(gòu)件開說，這種變形只有幾微英寸。因?yàn)閯傂院艽?，金屬在很大的?yīng)力下只會(huì)產(chǎn)生很小的應(yīng)變。現(xiàn)在都普遍認(rèn)識(shí)到，如果材料產(chǎn)生應(yīng)力，他也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變或變形；但必須記住，反之亦然，即如果金屬受拉變形，則它也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。從根本上來說，應(yīng)變是產(chǎn)生應(yīng)力的原因。 為了說明應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，我們來分析對(duì)一跟焊接時(shí)間所做的拉伸實(shí)驗(yàn)。焊縫是在1/2英寸厚的板上進(jìn)行的完全熔透的雙面對(duì)接焊縫，試件在板上切出2英寸的寬度以實(shí)驗(yàn)焊縫的強(qiáng)度。盡管不是所有的焊接實(shí)驗(yàn)都有這種要求。這些伸長度用應(yīng)變儀測(cè)出。試件的尺寸如圖3所示。實(shí)驗(yàn)機(jī)上巨大的標(biāo)度盤顯示出家到焊接試件上的拉伸載荷的大小。試件的截面積為2英寸*1/2英寸即等于1平方英寸，對(duì)于這一截面來說載荷和應(yīng)力都是一樣的。每英寸長度的伸長率是一項(xiàng)比較有用的數(shù)據(jù)：這只要把變形指示計(jì)的讀數(shù)除以2就能得出。這是實(shí)際的單位應(yīng)變——單位應(yīng)變的定義是原來長度每英寸的伸長度。把焊接試件夾在實(shí)驗(yàn)機(jī)的夾頭上，在伸長時(shí)逐漸加大加到試件上的載荷。假定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表所示：仔細(xì)研究表中所列的結(jié)果可以揭示有關(guān)焊接試件的很多資料。首先，很大的應(yīng)力只能引起微小的應(yīng)變：每平方英寸15噸產(chǎn)生的應(yīng)變只有1/10%或1/1000%英寸/每平方英寸長度。其次，看來有兩個(gè)應(yīng)變區(qū)。對(duì)于低應(yīng)力，在42000磅/以下，應(yīng)變和應(yīng)力成正比。對(duì)于較高的應(yīng)力，應(yīng)變不在和應(yīng)力成正比，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)金屬的伸長相當(dāng)大，即產(chǎn)生屈服。屈服著兩種應(yīng)變特性的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力，這種試件的屈服應(yīng)力是42000磅/。低于屈服應(yīng)力的區(qū)域是彈性區(qū)，而彈性應(yīng)變是這樣一種應(yīng)變：當(dāng)載荷出去后這一應(yīng)變即自行消失。例如鋼制彈簧就是靠彈性應(yīng)變來作用的。超過屈服應(yīng)力之后，應(yīng)變就是塑性的，這就是說它是永久應(yīng)變，在英里消除之后仍然殘留下來?，F(xiàn)在我們可以對(duì)脆性和塑性作出正確的理解。任何一種顯示一非常小的塑性應(yīng)變或根本沒有塑性應(yīng)變的材料就是脆性材料。而塑性材料在應(yīng)力作用下有很長的塑性區(qū)域。塑性是結(jié)構(gòu)材料的一項(xiàng)重要的必須具備的條件，因?yàn)樗苄宰冃文馨l(fā)出警告，說明材料所受的應(yīng)力正接近其極限強(qiáng)度。脆性材料因?yàn)闆]有塑性變形，不會(huì)發(fā)出破壞的警告。上面所分析的焊接試件在斷裂前長度增加了14%，%，即等于塑性應(yīng)變的1%。一般來說，軟的和低強(qiáng)度材料的性質(zhì)是塑性的，而堅(jiān)硬和高強(qiáng)度的材料的塑性是很小的。特別對(duì)剛才來說更是如此：軟鋼可以塑性伸長25~3