Re: [請益] 軟硬和韌脆是否有相對關係？

看板ask-why (知識奧秘)作者gamer時間11年前 (2014/05/02 23:59)推噓1(2推 1噓 13→)

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※ 引述《NightStick (棍哥)》之銘言： : 這篇只討論物理問題 : 因為本身是武術迷 : 之前想到如果要買一種棍體防身(只是假設) : 那麼這種棍體什麼材質才是最理想 : 鋼好像不錯，可是莫氏硬度只有5 : 玻璃璃纖維強化塑膠(FRP)好像很硬，但是它同時也很脆 : 武器敲擊時有斷裂的可能，而且我查不到它的硬度是多少 : 鎢鋼非常硬、碳化鎢更硬直逼鑽石 : 但是同樣的我查不到它的韌性如何 : 我知道硬度有所謂的莫式硬度 : 可以供我作為硬度上的參考 : 可是關於有沒有一個科學標準 : 可以讓我知道一個材料的韌脆性呢？　　材料力學上定義為韌性(toughness)，其定義為材料受力到斷裂過程產生的應變能。傳統材料力學測定的方式是採衝擊試驗(impact test)，衝擊試驗有許多種，比較常用的是 charpy和Izod，測試方式是有一會轉動的連桿，連桿端部有一重鎚，將試片放在一平台上，將重鎚舉高後自由落下，記錄在何種高度上會將試片打斷，如此就可以用位能去換算出試片破壞所需要的能量。不過，這種試驗方法測得的值其實不具參考性，因為材料會不會斷裂與幾何形狀、應變率、應變都有關係，所以近代已經沒有人用impact test的數據來衡量韌性了，其比較大的用途應該是用來判斷金屬材料的脆韌轉化溫度。　　那比較準確的測試韌性的方法，是做單軸拉伸試驗，找出應力應變曲線，然後求出曲線下的面積，即為斷裂所需的應變能。 : 網路上雖然有這個物理名詞解釋 : 但是關於各種材料的韌性資料卻不多 : 比如說玻璃和鑽石 : 雖然兩者硬度很接近 : 可是玻璃從一公尺高度自然落體就會碎裂了 : 鑽石可能從幾公尺高度用力丟都未必會碎 : 順便一問衝量在材料科學上有意義嗎？ : 也就是我一個力慢慢施加100牛頓在某物體上 : 跟我一下子突然施加100牛頓某物體上(如敲擊) : 是相同的物理意義嗎？　　不一樣，慢慢施加負載的方法我們稱為似靜態，在大部份的材料上，這樣的行為會類似受靜力負載一般，也就是說慢慢施加100N的材料行為會與在上放置100N的重物類似。彈性力學中將這兩種行為視為相同。　　那突然施加100N的衝擊屬於動態行為，材料會在極短的時間激發出數個模態的振動，使材料的行為轉趨為高強度(降伏強度增加)高脆性(破裂長度減短)的模式。所以你如果慢慢拉一條口香糖，會覺得很軟，但可以拉很長不會斷；但如果瞬間出力，會覺得比較耗力，但一下就斷了。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.171.125.208 ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/ask-why/M.1399046382.A.860.html