冶金聚合物零件横截面零件设计材料试验金相显微镜
在工程实践中，从前的传统做法是一开始就依据强度或
刚度去进行设计，而不考虑韧性．直到后来，才将韧性当作一
个问题提到日程上来．令人遗憾的是，不考虑韧性常常要出
现大规模的工程失效．因此，在现代设计中韧性的重要性至
少等同于、甚至可能高于其它各种力学性能．总之，选材问题
包括两个方面——一方面是从整体设计的角度去考虑；另一
方面是从材料本身去考虑．
从整体设计的角度考虑时，一般情况是：大型结构和厚截
面都比小零件和薄截面具有更低的韧性．这是因为在前一种
情况下用的塑性约束更大，例如，对于大型船舶有必要使用强
度较高的钢，因为常用的软钢需要的截面非常厚(根据强度设
计)，以致造成的塑性约束足以损坏其正常的韧性．但是，对
给定的某一类材料，其强度与韧性问通常是反比关系
因此，如果韧性不能与设计正确匹配，即使应用高强度
材料也会因材料的韧性不足而造成问题．
在复杂的部件中，由于把不同刚度的材料组装在一起，也
会带来其它一些问题，即变形的不协调性能够导致局部的应
力集中，较终产生某种形式的局部失效，这也是非常危险的．
据估计，近来报道的有关包装设备、甚至整个窗框、高层建筑
的倒塌等事例，均与这种效应有关．
利用高强度材料减轻重量的努力可能对刚度产生不利的
影响，因为尽管所用的冶金强化方法对材料的杨氏模量并不
会有重大影响，但强度越高，允许的横截面也就越小，从而使
几何刚度工降低．如果诸如箱体之类的薄壁构件有可能利用
高强度结构钢去制造的话，那么在它承受满负荷时则需要具
有额外的刚度，这在某种程度上说来，就将可能的节约抵消掉
了
聚合物的特征之一就是当除去载荷时，只要时间足够(当
然也假定施加的载荷不至引起不可恢复的损伤)，施加载荷引
起的应变就是可以恢复的．这种特征在设计脉动载荷时必须
加以考虑．
与金属不同，塑料的刚度并非和显微组织无关．诸如聚
乙烯和尼龙一类结晶热塑性塑料，可根据所受加工工艺的性
质而改变其结晶化的程度．其较高的刚度与结晶度的增加有
关．
虽然金属单晶体的杨氏模量可能有很强的各向异性，但
单个晶粒呈无规则排列的多晶体金属或合金将具有近似的各
向同性性能．另一方面，塑料通常都表现有明显的各向异性，
这可能是由于长链聚合物的分子发生择优取向的缘故．沿择
优取向方向上所测的刚性模量，要比在垂直方向上测出的
高．
