1、機械行業與力學專業的區別

為什麼首先要說機械行業和力學專業的區別呢？這要從我親身經歷的一件事說起。我是力學專業出身，畢業後南農工作。工學院沒有力學專業，所以我在機械系。大概2-3年前，我帶的一個本科畢設，做的是三點彎動態斷裂模擬。答辯的時候，就有老師問他彎曲強度的問題。（學生轉述：三點彎模擬有沒有用到彎曲強度？）學生自然無法回答，於是引來一堆批評。

問出這個問題，從他自身的角度來說，自然是沒有任何問題的，只能說他對力學瞭解不夠深入。這也恰恰是機械行業和力學專業的區別。在機械行業內，一切為工程服務，所以有很多材料的力學引數，要求的是可以直接使用。而力學專業的本構方程就一“個”，各類力學引數最基本的也就那一根應力應變曲線（上圖）。另外一些力學引數，是可以透過這跟曲線得到的。也就是說：有一些力學引數並不是獨立的引數。

《材力》告訴我們，透過萬能試驗機，對標準試件進行拉伸，可以得到其拉伸曲線，即記錄下的拉伸力和拉伸位移。透過轉換，就得到了應力-應變曲線，轉換關係如下圖。

但是，《材力》並沒有告訴我們，這跟曲線其實誤差較大，特別是韌性材料。因為，試件會越拉越細，橫截面積會越來越小，如下圖板件拉伸所示。也就是說實際的應力應該是大於上面換算得到的應力的。

我們把上面得到的應力應變曲線稱之為工程應力應變曲線（Nominal Stress-Strain curve，紅色），而經過換算後的稱為真實應力應變曲線（Ture Stress-Strain curve，藍色），下圖。工程應力應變曲線就是機械行業常用的曲線，大多數情況下，他們不考慮損傷斷裂，只考慮屈服極限（強度極限）就夠了。但是，力學就不能只關心其彈性階段了，而是整個過程。

我們回到工程應力應變曲線上，因為一些力學引數都是基於工程應力應變曲線定義的。這跟曲線可以分成4個階段（以韌性材料為例），每個階段都有定義的力學引數，比如彈性極限、比例極限、屈服極限、強度極限等等。實際上，這些力學引數對應的就是不同的階段。對於脆性材料，就只有強度極限一個引數了。所謂的拉伸強度，應該就是工程應力應變曲線的最高點，即強度極限，上圖的e點。

彎曲強度是指物體受彎後能承受的最大應力，同常是拉應力，因為大多數材料都是首先被拉斷的。真正學力學的人，是不會彎曲強度的，因為彎曲應力完全可以根據計算公式計算出來。根據彎曲的形式，其受力主要就是一側拉一側壓。所以，可以利用單軸拉壓曲線來衡量其強度。杆件類的具體計算公式參見材力彎曲部分內容，更復雜的參見鐵木辛柯梁。

既然材力已經提供了準確的計算公式，為何還會有專門的標準實驗來測量彎曲強度呢？一個顯著的原因就是，實驗測起來簡單，而力學的彎曲理論卻晦澀難懂。特別是到了二維的板彎曲，公式非常複雜。另外一個顯著的原因是，彎曲強度與結構形狀尺寸密切相關，不同的結構就會有不同的極限值。工程上，為了簡單起見，直接實驗測量，雖然這會浪費較多的人力和物力。

實際上，彎曲強度完全可以從力學上計算出來。最簡單的就是《材力》介紹的彎曲應力計算。複雜結構，也可以透過有限元分析計算出最大拉應力。

根據彎曲強度的定義，它是彎曲時區域性承受的最大拉應力。所以，從這個角度來講，兩者是一樣的。實際上也是如此，儘管應力應變曲線的強度極限是單軸拉伸測得的，但是到了強度極限這個階段，試件內早就不是單純的單軸拉伸，而是三向應力狀態。而到達彎曲強度時，這個最大應力點也不是單純的拉應力。

但是，由於通常使用的曲線是工程應力應變曲線，根據彎曲試驗測得的強度值會高於拉伸的強度極限。實際上，這完全就是兩根曲線關係的原因。

彎曲強度在力學專業內並不是一個專有的名詞，它主要在機械行業內使用，其值可以透過彎曲試驗來測得。但是，在力學上，彎曲強度完全可以透過力學的方法計算得到，簡單的如《材力》的彎曲應力計算公式，複雜的可透過有限元分析計算。總之，力學中，最基本的還是那個應力應變曲線，其他一些引數都可以透過這跟曲線求得，彎曲強度並不是一個特徵量，不是獨立量。本質上，彎曲強度就是拉伸強度極限。

彎曲強度為材料在彎曲負荷作用下破裂或達到規定撓度時能承受的最大強度，單位同抗拉強度。抗拉強度即表徵材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但超出之後，金屬開始出現縮頸現象，即產生集中變形；對於沒有（或很小）均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。

杆件在受彎時其斷面的上部是受壓區,而下面是受拉區.以矩形勻質斷面為例,受壓、受拉區的最外沿的強度就叫做彎曲強度。它與彎矩成正比與斷面模數成反比。

可由下公式表示：σ=KM/W 其中K為安全係數，M為彎矩，W就是斷面模數，不同的斷面就有不同的斷面模數可在材料力學手冊中查到。

不同的材料有不同的測試方法及國家標準。如塑膠彎曲效能的測定的為GB/T 9341-2008，硬質橡膠彎曲強度的測定的為GB1696-2001，工程陶瓷高溫彎曲強度的試驗方法為GBT14390-1993，天然飾面石彎曲強度試驗方法為GBT9966.2-2001等等。