材料の力学的性能は、外力の作用によって材料が示す性能です。
弾性#
材料は外力の作用によって永久変形を生じない能力です。
弾性限界#
$ \sigma_e=\frac{F_e}{A_0} $
ここで、$ F_e $ は弾性限界荷重で、単位は $ N $ です。$ A_0 $ は試験片の元の断面積で、単位は $ mm^2 $ です。
剛性#
材料は外力の作用に対して弾性変形に抵抗する能力です。
フックの法則によると：
$ \sigma = E\varepsilon $
ここで、$ E $ は弾性率で、単位は $ MPa $ で、剛性を表します。
強度#
材料は変形と破壊に対抗する能力です。
降伏強度#
材料は塑性変形に対抗する能力です。
$ \sigma_s=\frac{F_s}{A_0} $
ここで、$ F_s $ は試験片の降伏時の荷重で、単位は $ N $ です。
条件降伏強度#
明らかな塑性変形がない塑性材料では、$ 0.2% $ の永久変形が発生するときの応力値を条件降伏強度とします。
$ \sigma_{0.2} = \frac{F_{0.2}}{A_0} $
ここで、$ f_{0.2} $ は試験片が $ 0.2% $ の残留塑性変形を生じるときの荷重で、単位は $ N $ です。
引張強度#
材料は引張力の作用に対抗する能力であり、材料が破断する前に耐えることができる最大応力です。
$ \sigma_b=\frac{F_b}{A_0} $
ここで、$ F_b $ は試験片が破断する前の最大荷重で、単位は $ N $ です。
A 点は比例限界で、$ \sigma_p $ に対応します。
B 点は弾性限界で、$ \sigma_e $ に対応します。
C 点は上降伏点です。
D 点は下降伏点で、引張強度 $ \sigma_s $ に対応します。
E 点はひずみ硬化の始まりです。
F 点は極限応力点で、引張強度 $ \sigma_b $ に対応します。
G 点は破断点で、$ \sigma_E $ に対応します。
硬度#
材料は局所的な形状変化に対抗する能力であり、他の硬い物体が表面に埋め込まれることに対抗します。
通常、材料の強度が高いほど、硬度も高くなります。
ブリネル硬度 HB（Brinell-hardness）#
特定の荷重 $ F $ を使用して、直径 $ D $ の焼入れ鋼球または硬質合金球を被験材料の表面に押し込み、一定の時間後に荷重を除去し、圧痕の面積に基づいて硬度値を決定します。
通常、退火、正火、焼入れ鋼、鋳鉄、非鉄金属などの比較的柔らかい材料のテストに適しています。
ヴィッカース硬度 HV（Vickers-Hardness）#
頂角 $ 136^\circ $ のダイヤモンドピラミッドを使用し、荷重 $ F $（$ kgf $）の作用下で、材料の表面に四角錐形の圧痕を作り、圧痕の対角線の長さ $ d $（$ mm $）を測定し、圧痕の面積 $ A $ （$ mm^2 $）を計算し、$ F/A $ の値で硬度値を表します。
特に金属めっき、薄板金、カーボン化または窒化された部品表面の硬度など、極薄層の硬度試験に適しています。
ロックウェル硬度 HR（Rockwell-Hardness）#
$ 120^\circ $ の円錐形のダイヤモンドまたは鋼製の標準インデンタを使用し、規定の圧力で被験材料の表面に押し込み、圧痕の深さに基づいて硬度値を決定します。
焼入れ鋼、調質鋼などの比較的硬い材料のテストに一般的です。
塑性#
材料は力の作用下で永久的な形状変化を生じ、破裂しない能力です。
断面収縮率#
$ \psi = \frac{A_0-A_1}{A_0}\times 100% $
ここで、A1 と A0 は試験片の破断部と元の断面積で、単位は $ mm^2 $ です。
伸び率（延び率）#
$ \delta = \frac{L_0-L_1}{L_0}\times 100% $
ここで、L1 と L0 は試験片の破断後と元のゲージ長さで、単位は $ mm $ です。
韌性#
材料の破断時に必要なエネルギーの測定です。
衝撃韌性#
材料は衝撃荷重に対抗する能力です。試験片が破断するときに消費される衝撃エネルギー $ A_k $（単位：$ J $）：
$ A_k = mg\cdot h_1 - mg\cdot h_2$
衝撃韌性値 $ a_k $ は欠口部の単位断面積上の衝撃エネルギーであり、材料の衝撃韌性の大きさを表します。単位は $ J/cm^2 $ です：
$ a_k = \frac{A_k}{A_0} $
通常、塑性が良い材料は韌性も高いです。
物質の強度、硬度、塑性、韌性の関係：
通常、材料の強度が高いほど、硬度も高くなります。
通常、材料の塑性が良いほど、韌性も良くなります。
通常、材料の強度と硬度が高くなると、塑性と韌性は低下します。
疲労強度#
疲労#
材料は交互荷重の作用下で、降伏強度以下で断裂する現象です。
疲労強度#
材料は規定回数の交互荷重の作用下で断裂せずに耐える最大応力であり、$ \sigma^{-1} $ で表され、疲労限界とも呼ばれます。
鋼材の $ \sigma^{-1} $ はおおよそ降伏強度 $ \sigma_b $ の半分であり、非金属材料の $ \sigma^{-1} $ は通常金属よりもはるかに低いです。
規定回数：
鋼材：$ 10^7 $
有色金属およびその合金：$ 10^8 $
この記事は Mix Space からの同期更新で、xLog にも掲載されています。
元のリンクは https://ursprung.io/posts/tech/%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E5%8A%9B%E5%AD%B8%E6%80%A7%E8%83%BD