（1） SI单位、重力单位 

机械工程上使用的单位中包含kgf等重力单位和SI单位。在SI中力的单位是牛顿（N），1N的定义是在1㎏的质量上施加1m/S2的加速度所得到的力。9.80665N是1kgf，可近似地将10N=1kgf，这样可进行近似换算。

（2） 试验力

是施加在试样上的力，如果是SI单位，用kN、N、mN表示，重力单位时用tf、kgf、g、mg表示，英制单位时用lbf、kip等表示。

（3） 应力

在试样的横断面（㎜2 ）上施加的试验力[N（kgf）]称为应力。或称单位面积上所加载的力为应力。一般应力的单位用N/㎜2 /（kgf/㎜2 ）或Pa（帕斯卡）表示。

（4） 拉伸、压缩力

如上图，设拉伸、压缩试验力为F[N]，试样的A-A截面的面积为S[㎜2]。拉伸、压缩应力σ（西格玛）用以下公式表示：    S F  [N/mm2] 

（5）  剪切应力（剪切力）

上图中试样的A-A截面上，从截面左、右两侧所施加的力F[N] 沿截面方向剪切试样的力叫做剪切力。 设剪切截面A-A的面积为S[㎜2]剪切应力τ用下列公式表示：

（6） 弯曲应力

弯曲应力是向试样施加弯曲力的时候发生在试样上的应力。试样上的弯曲应力 根据其位置不同（加载施力点之间的距离）而不同，在试样厚度方向产生应力阶梯。（变形的曲率内侧为压缩，外侧为拉伸。）应力计算根据试样形状由3点弯曲、4点弯曲专用公式计算，而且根据加载试验力位置的不同而各异。

（7） 公称应力

在试验中用加载的试验力F除以试验前的横截面积S所得单位面积上的力被称为公称应力σ0。

（8） 真应力

公称应力忽略了加载试验力时横截面积的变形，因为它是用试验加载力之前的面积去除的。加载试验力后，随着试样的伸长，横截面积就会减小。用变形中的实际横截面积去除应力所得到的值称为真应力。但是由于试验中无法测量实际的横截面积，根据试样体积不变的特性可计算出横截面积，计算使用下面的公式。其中σt是真应力，σ0为公称应力，ε0是公称应变。（公称应变请参考下列的（12）项。）

（9） 应力集中

材料的截面形状急剧变化的地方称为缺口。如果在这个部位加载，会在局部产生很高的应力。这种现象称为应力集中。

（10） 位移测量、位移计

在试样上施加力后产生变形，如果将变形量作为X轴，加载的力作为Y轴，图表所表示的图形叫做S-S曲线（应力—应变曲线）。应变用相对初期试样标距（标点间距离）变形的量的百分比表示。变形计分为非接触摄像式和接触式变形计（SG变形计）。一般称变形计为引伸计。

（11） 标距（GL）

标距是用百分比表示试样变形量时所使用的初期值。标距为50㎜、变形量为5㎜时，应变量为10%。试样分为两端被夹具所夹持的棒状和板状的部分和夹具 不夹持的部分。下图是用于拉伸试验的试样在拉伸变形后的示意图，包括夹持部分。

（12） 公称应变

在试样上施加外力 W（试验力）后试样被加载拉伸、压缩力产生拉伸、压 缩变形，试样的形状也随之改变。假设力W是均匀分布在截面m-n上的，如果截面积为A，单位面积上的力即应力σ可用①表示。

 

用轴向的变形量（拉伸或压缩）ΔL除以试样的原始长度所得到的单位长度上的变形为应变（公称应变），用②表示。

拉伸试验力产生的变形叫做拉伸变形，压缩试验力 产生的变形叫做压缩变形。

（13） 真应变

真应变是在试验力载荷的各个瞬间相对标距的变形的集合。用εt表示真应变，设某时某点标距的微小变形为dL，微小应变就表示为dεt=dL/L。用此公式对从L0（初期标距）至L期间变形时的变形积分，所得到的结果如下所示，（用ε0表示公称应变）

（14） S-S曲线

试验力（应力）--变形曲线由标准试验机（AUTOGRAPH、万能试验机等） 的拉伸试验、压缩试验所得，纵轴是试验力（N或kgf），横轴是与其相对的变形（㎜）。应力—变形曲线图中，用公称应力代替试验力（用试验前的截面积去除试验力所得的值），用公称应变代替变形（用原始长度去除变形所得的值）在坐标上取值。如 果提到公称应力—变形曲线，一般是 指应力—应变曲线，多用于分析研究多种材料的性质并加以比较。试验力—变形曲线和应力—应变曲线的差别仅在于取坐标的方法，曲线形状完全相同。（这两者都被称为S-S曲线）

（15） 弹性模量

弹性模量一般是指纵向弹性系数。试验力-变形曲线（S-S曲线）中，将施力点上的试验力去除后变形恢复，很大试验力点A叫做弹性限度，另外试验力和变形成比例的直线部分中的很大试验力点B称为比例限度。（参考第（16）项的图形）

弹性模量是根据HOOK法则、比例常数，用以下公式表示：

即弹性模量在比例限度以内表示的是试验力和变形的直线的倾斜角。也就是说从试验力—变形曲线图（S-S曲线）找到比例限度并画直线，求出其倾斜角。一 般来说，钢材的弹性模量是：2.0～2.1×105 N/mm2（2.0～2.1×104 kgf/mm2）；铝的弹性模量是：1.2～2.1×105 N/mm2（1.2～1.8×104 kgf/mm2。弹性模量的单位多使用Pa、MPa、GPa表示。

他们之间的换算关系为：

1Pa = 1N/m2， 1MPa = 1×106Pa = 1×106N/m2 = 1N/mm2， 1GPa = 1×109Pa

（16） 屈服点、上屈服点、下屈服点、耐力、0．2%耐力

加大试验力，当试验力超过比例限度B或A时，会产生仅变形增加而载荷不 增加的屈服现象，此时的很大试验力点被称为屈服点。屈服点分为上屈服点和下屈服点，一般上屈服点只称之为屈服点。屈服现象如下图所示（各个名称的定义参照JIS-Z2241）。屈服点是钢材（硬钢、软钢等）特征。如图所示，当屈服点不出现时，用耐力作为与屈服点相当的值进行表示。耐力是刚开始产生一定量的变形时的试验力。这种变形量一般使用的是0．2% 。但是材料的不同，任意变形量所对应的试验力也不相同。在拉伸试验中绝大部分材料如下图所示关系，所以耐力就成为十分重要的参数。

（17） 很大试验力

在试验中使试样产生一定比例的变形，施加到试样上的试验力是变化的。在试 验中所得到的很大的试验力叫做很大试验力。

（18） 断裂试验力

对试样进行拉伸，在某点上试样被一分为二。这种现象叫做断裂，此时的瞬间试验力叫做断裂试验力。

（19） 断裂伸长

对试样进行拉伸，在某点上试样被一分为二。这种现象叫做断裂，此时的瞬间变形量叫做断裂伸长。接触式SG引伸计，为避免试样断裂时被损坏，在试样断裂之前要取下引伸计。

（20） 弹性区域

对轮胎橡胶或轮胎等进行拉伸等操作时要施加力，它们会被拉伸或产生变形，如果卸除这个试验力，试样会恢复到原始的形状或位置。这种性质被称为弹性。反之，象粘土那样不能够恢复原样的特性叫做塑性。对试样施加力，试样能够恢复到原始位置的弹性性质所对应的力和变形的范围叫做弹性区域。

（21） 塑性区域

粘土一旦被挤压或被弯曲后就保持变形后的形状而不能还原，这种性质被称为塑性。如果对试样施加的试验力超出弹性区域，试样就无法恢复到原始的形状。这种无法恢复到原始位置所对应的力和变形的范围叫做塑性区域。一般金属属于塑性大的物质，所以根据这种特性可对其进行各种各样的塑性加工。

（22） 变形能量

使试样产生变形时，如果只存在弹性变形，由于不存在滞后，所储存的变形能量都是用于恢复全部变形的能量（恢复变形能量）。但是如果存在滞后，就不是这样了。即，应力—变形曲线为不同的曲线，存在只将被滞后包围面积的能量向外发散（发散变形能量）的部分。 

（23） 塑性应变比（r值）

r值是用拉伸试验衡量金属薄板的延性的指标。在塑性区域中，令试样发生纵向变形时，用板厚方向的变形εT和板宽度方向的变形εw的比εw/εT来表示r值。因为在实际测量中，很难测量出板厚方向的变形εT，用测量板宽度变形ε代替，根据体积不变的条件求出r值。使用autograph试验机，在平板试样上安装引伸计与宽度计，进行拉伸试验，当变形达到在初始值中预设的拉伸位移(10％～20％)时根据宽度变形进行数据处理，计算出r值。

 (W0：拉伸前试样宽度；W：:拉伸后试样宽度； L0：标距； L：L0+增长量)。

通常，金属的r值在1.5～3之间，r值高的材料延性好。r 值同n值一起是评价薄板材的成型加工性能的重要试验方法，广泛用于评价汽车的车身、果汁罐、啤酒罐等各种的成型加工材料的材质领域。与泊松比不同，原则上，弹性区域内的测量采用泊松比，塑性区域内的测量用r值。

（24） 加工硬化指数（n值）

可作为延性加工性能指标的特性评价值，也称为「n价值」。它所表示的是在屈服点以上的塑性区域内，应力σ和变形ε的关系(曲线)与σ=Cεn近似的时候的指数n。如果加工硬化系数(n价值)越大，在发生局部收缩时的变形就会越大，延展性就越好。一般n值在0.15～0.45之间，但也有下列很具有代表性的例子。

铝(软)0.27、黄铜2种65/35(软)0.55、18-8不锈钢 0.50

（25） 泊松比

在材料的弹性内，纵方向施加试验力(试验力)时的纵向变形εl和横向变形εω的比为泊松比。通常，用ν或1/m表示。ν=1/m=εl/εω，把逆函数m叫做泊松数。金属材料的ν值大约在0.3～0.33。使用试验机时，在矩形的平板试样的纵向和横向均粘贴应变片进行拉伸试验，测量纵向的伸长量和横向的缩小量，经过数据处理来求出泊松比。(因为在弹性区域宽度方向的变形量非常小，一般情况下使用宽度计时精度不够的情况较多。)泊松比是材料在成形加工时所必要的参数，在金属、塑料、复合材料等领域中被广泛使用。在JIS，ASTM标准中对泊松比也有相应规定。

（26） 断裂伸长率

作为测量金属试样的断裂伸长的方法，是在试验开始前事先在试样上做标点标记。试验结束后，把试样的2个断面对合测量标点间距离，计算变化率，其伸长值叫做断裂伸长率。

（27） 应力速度

为能在试样上施加固定增量的应力而对试验力进行控制。主要用于金属试样的拉伸试验。速度单位为N/mm2/sec或MPa/sec等。

（28） 应变速度

为能在试样上施加固定增量的变形而对应变进行控制。主要用在高温下的金属拉伸试验。速度单位用%/min来设定。为了在测量标点间变形的同时进行控制，使用引伸计。

（29） 中间试验力

在拉伸试验中，试样在一定变形量的点上对应的试验力或应力的值叫做中间试验力。在同1个试验中取3～5点的较多，100%中间试验力就是指100％伸长点对应的的应力值。主要用于橡胶拉伸试验。

（30） 中间变形

在试验中达到一定试验力时的点所对应的变形叫做中间变形。

（31） 脆性

在技术用语中称物质的“脆”为「脆性」。用冲击试验可衡一定程度上脆性的大小。脆性破坏试验使用摆锤冲击试验机，断裂韧性试验在弹性领域中使用KIC试验(使用autograph或疲劳机进行)，弹塑性领域使用J1C试验(使用疲劳机进行试验)。某些种类的钢铁材料在低温下显示出脆性。

（32） 冷间塑性

在未达到再结晶温度下或在常温下进行的加工叫做冷间加工。这是利用了塑性变形的特性进行的加工。由于冷间加工会使金属被加工硬化，积蓄了残留应力或变形能量，材料的性质变得比加工前不稳定。为了稳定性质将材料再次加热到再结晶温度，缓慢冷却后淬火(加热到某一温度后保温、缓慢冷却)。冷间加工的例子有：冷间滚轧、拉丝、冷间锻造成型等。

（33） 螺钉

日本国内原则上使用公制螺钉。可是，因为旧有惯例，至今还广泛使用英制螺钉，这两者区别不大。“公制螺钉”顾名思义就是表示螺钉的直径。譬如，M3的公制螺钉是直径3mm的螺钉。P表示螺钉的螺距。普通的螺丝螺距如下所示。(螺钉也包括细纹螺钉，外径同样但螺距不同。) 

（34） D, φ， R

D，υ表示圆的直径。所谓D20就是20mm的直径的圆。  υ20也是同一道理。对此，所谓R10，就是半径10mm。 

（35） 硬度（HRc, HV， HB， HS）

硬度的定义：「某一物体的硬度是指在被其它物体挤压时，对被挤压物体抵抗变形的力大小」，但实际上硬度是通过比较「布氏硬度(HB)」、「肖氏硬度(HS)」、「洛氏硬度(HRC)」、「维氏硬度(HV)」的值而得到的。一般来说硬度大的材料强度和耐磨性都大，伸长率和延性小。而且硬度与拉伸强度密接相关，可通过以下方法大致推算出硬度值。拉强度kgf/mm2=0.101972N/mm2〓1/3HV、〓2.1×HS、〓3.2×HRC，或使用与HB，HS，HRC，HV数值的相关硬度换算表进行确认，如果只是大概的目标，如下列所示。

ＨＶ≒ＨＢ          ＨＳ≒ＨＢ/10＋12          ＨＳ≒ＨＲＣ＋15