论材料强度与韧性之间的矛盾

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几乎所有工程结构材料的要求都是既要强度高又要韧性好 , 但通常情况下 , 强度和韧性这两种性能是相互排斥的。这一点并不广为人知，因为在日常表达中 , 这两个术语常常被视为同义词。 强度 ( 或硬度 ) 通常表示材料抵抗不可逆 ( 例如塑性 ) 变形的能力 , 而韧性则是材料抵抗断裂的能力 , 可以用断裂能量来衡量。韧性也可以通过断裂力学方法来测量 , 即评估引发和 / 或扩展预先存在裂纹所需的临界裂纹驱动力 , 例如应力强度因子 K 、应变能释放率 G 或非线性弹性 J 积分。 材料能够承受有限变形是赋予其韧性的关键因素 , 因为这种特性可以使局部高应力耗散 , 从而避免材料断裂 ; 这就是为什么硬质材料往往脆性 , 而更容易变形的低强度材料往往更有韧性 ( 图 1a) 。 图 1 强度与韧性的 矛盾 The conflicts between strength and toughness a 显示了工程材料的强度 ………………………………