产品设计师必读：金属合金强度关键考量指南
“什么金属/合金最适合我的项目？”是产品开发阶段的高频提问。虽多因素影响项目成败，但合金力学性能（金属强度）居首位。金属强度表征金属在不同载荷工况下抵抗变形与失效的能力。但强度类型多元、度量指标各异。本文全面解析金属强度体系与强度图表应用。
理解不同载荷工况
理解金属强度内涵，先看材料在受力/运动载荷下的响应。图1展示典型圆棒经历的四种基本载荷类型。
图1：基本载荷工况类型
压缩载荷：两等大反向力压缩圆棒。拉伸载荷：两反向力拉伸圆棒。弯曲载荷：同向力在距离处作用。剪切载荷：力作用于圆棒横截面共面——即切线方向作用于常规载荷轴。无论载荷类型，外力效应均可用应力与应变两关键参数估算。
什么是应力与应变？
发动机连杆冯·米塞斯工程应力云图（技术图纸叠加）
应力是外力作用于单位横截面积的强度。应变表征材料在力方向上的变形量。例：对铝圆棒圆截面施加预设拉力，施加拉伸应力，引发内部粒子间力，导致粒子逐渐拉伸变形——即应变。持续增大拉力（应力），变形累积至材料断裂失效。断裂前行为取决于金属所具备的不同强度类型。
强度有哪些类型？
图2为金属在拉伸应力下失效前的响应图解。
图2：应力-应变曲线示意
1. 屈服强度
材料发生塑性变形（永久形变不破裂）前所能承受的最大应力。
2. 极限抗拉强度
亦称抗拉强度，材料断裂前所能承受的最大拉伸应力。可用拉伸试验机测定。拉伸试验机两楔形夹具夹持试样两端，缓慢轴向拉伸至断裂，全程记录拉力/应力与伸长量，得出屈服与极限抗拉强度。
图3：拉伸试验机
表1列出典型金属屈服强度与抗拉强度（源自系列拉伸测试）。
表1：金属强度对照表
金属强度不止屈服与抗拉。
其他金属强度类型
压缩强度：材料失效/断裂前所能承受的最大压缩应力。用压缩试验机测定（原理似拉伸机但施加压缩）。
冲击强度：材料抵抗突发尖锐载荷不破裂的能力。以断裂前吸收能量表示，用冲击试验机测定。
图4：冲击试验机
冲击试验机摆锤以预设力冲击试样至断裂，材料抵抗能量即为冲击强度。
剪切强度：材料剪切失效前所能承受的最大剪切载荷。
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