韧性 (科学)

在材料科学和冶金学中，韧性是材料吸收能量和塑性变形而不破裂的能力。 韧性（科学）是材料抵抗破裂的强度。 材料韧性的一个定义是材料在破裂前可以吸收的每单位体积的能量。 这种韧性测量不同于用于断裂韧性的测量，后者描述了具有缺陷的材料的承载能力。 它也被定义为材料在受力时的抗断裂性。

韧性（科学）需要强度和延展性的平衡。

应力（科学）与应力-应变曲线下的面积有关。 为了坚韧，材料必须既坚固又延展。 例如，坚固但延展性有限的脆性材料（如陶瓷）并不坚韧； 相反，具有低强度的高延展性材料也不坚韧。 一种材料要坚韧，就应该能够承受高应力和高应变。 一般来说，强度表示材料可以承受多大的力，而韧性表示材料在破裂前可以吸收多少能量。

应力 (科学) 可以通过对应力-应变曲线进行积分来确定。 它是断裂前每单位体积的机械变形能量。 明确的数学描述是：

能量体积 = ∫ 0 ε f σ d ε {\displaystyle {\tfrac {\mbox{energy}}{\mbox{volume}}}=\int _{0}{\varepsilon _{f }}\sigma \,d\varepsilon }

在哪里

• ε {\displaystyle \varepsilon _{}} 是应变
• ε f {\displaystyle \varepsilon _{f}} 是失效时的应变
• σ {\displaystyle \sigma } 是压力

另一个定义是吸收机械能直至失效点的能力。 应力-应变曲线下方的面积称为韧性。

如果屈服点的积分上限受到限制，则每单位体积吸收的能量称为弹性模量。 在数学上，弹性模量可以表示为屈服应力的平方除以杨氏弹性模量的两倍。 那是，

弹性模量=屈服应力2/2（杨氏模量）

可以使用该材料的小样本来测量材料的韧性。 典型的试验机使用摆锤使具有规定横截面的缺口试样变形。 摆锤下落的高度减去试样变形后上升的高度，再乘以摆锤的重量，就是试样在与摆锤碰撞过程中变形时吸收的能量的量度。 夏比和伊佐德缺口冲击强度试验是用于确定韧性的典型 ASTM 试验。

拉伸韧性（或变形能，UT）在 SI 系统中以每立方米焦耳 (J·m−3) 为单位，在美国以每立方英寸英寸-磅力 (in·lbf·in−3) 为单位 常用单位。1.00 N·m.m−3 ≃ 0.000145 in·lbf·in−3 和 1.00 in·lbf·in−3 ≃ 6.89 kN·m.m−3。

在 SI 系统中，拉伸韧性的单位可以很容易地通过使用应力-应变 (σ-ε) 曲线下方的面积来计算。