冶金聚合物零件橫截面零件設計材料試驗金相顯微鏡
在工程實踐中，從前的傳統做法是一開始就依據強度或
剛度去進行設計，而不考慮韌性．直到后來，才將韌性當作一
個問題提到日程上來．令人遺憾的是，不考慮韌性常常要出
現大規模的工程失效．因此，在現代設計中韌性的重要性至
少等同于、甚至可能高于其它各種力學性能．總之，選材問題
包括兩個方面——一方面是從整體設計的角度去考慮；另一
方面是從材料本身去考慮．
從整體設計的角度考慮時，一般情況是：大型結構和厚截
面都比小零件和薄截面具有更低的韌性．這是因為在前一種
情況下用的塑性約束更大，例如，對于大型船舶有必要使用強
度較高的鋼，因為常用的軟鋼需要的截面非常厚(根據強度設
計)，以致造成的塑性約束足以損壞其正常的韌性．但是，對
給定的某一類材料，其強度與韌性問通常是反比關系
因此，如果韌性不能與設計正確匹配，即使應用高強度
材料也會因材料的韌性不足而造成問題．
在復雜的部件中，由于把不同剛度的材料組裝在一起，也
會帶來其它一些問題，即變形的不協調性能夠導致局部的應
力集中，較終產生某種形式的局部失效，這也是非常危險的．
據估計，近來報道的有關包裝設備、甚至整個窗框、高層建筑
的倒塌等事例，均與這種效應有關．
利用高強度材料減輕重量的努力可能對剛度產生不利的
影響，因為盡管所用的冶金強化方法對材料的楊氏模量并不
會有重大影響，但強度越高，允許的橫截面也就越小，從而使
幾何剛度工降低．如果諸如箱體之類的薄壁構件有可能利用
高強度結構鋼去制造的話，那么在它承受滿負荷時則需要具
有額外的剛度，這在某種程度上說來，就將可能的節約抵消掉
了
聚合物的特征之一就是當除去載荷時，只要時間足夠(當
然也假定施加的載荷不至引起不可恢復的損傷)，施加載荷引
起的應變就是可以恢復的．這種特征在設計脈動載荷時必須
加以考慮．
與金屬不同，塑料的剛度并非和顯微組織無關．諸如聚
乙烯和尼龍一類結晶熱塑性塑料，可根據所受加工工藝的性
質而改變其結晶化的程度．其較高的剛度與結晶度的增加有
關．
雖然金屬單晶體的楊氏模量可能有很強的各向異性，但
單個晶粒呈無規則排列的多晶體金屬或合金將具有近似的各
向同性性能．另一方面，塑料通常都表現有明顯的各向異性，
這可能是由于長鏈聚合物的分子發生擇優取向的緣故．沿擇
優取向方向上所測的剛性模量，要比在垂直方向上測出的
高．
