材料力学性能.ppt
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材料力学性能,教师,姓名:
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CLA323,绪论,材料分类与材料性能课程意义课程内容与要点晶体结构基础知识位错理论基础知识学习方法参考文献,1材料分类与材料性能,1.1材料的种类类型:
金属;无机非金属;高分子材料;复合材料用途:
结构材料;功能材料1.2材料的性能力学性能:
强度、塑性、韧性等、HB、KIC;物理性能:
声、光、电、磁、Tm、Cp、磁导等;化学性能:
可燃性、反应性、抗氧化性等;工艺性能:
热加工(铸锻焊)、冷加工性能(车铣磨);生物性能:
生物反应性、生物相容性等。
1.3材料的力学性能,定义材料的力学行为:
材料在外加载荷作用下,或在载荷、加载速率和环境因素的联合作用下表现出的行为.材料的力学性能:
材料在力作用下,所显示出的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力应变关系的性能.,影响材料力学性能的主要因素,内因:
晶体学特性;化学成分;显微组织;内部缺陷;残余应力等.外因:
温度;周围介质;加载方式;加载速率等.不同外因(即服役工况)时,材料的力学性能将改变.,2课程意义,工程设计理论力学、材料力学机器零部件设计依据:
许用应力=s/ns强度校核=N/A新材料研发强度、韧性、经济性、工艺性、实用性等失效分析原因分析:
力学性能、组织结构、成分等,“泰坦尼克”号,美国国家技术监督局:
遭遇冰山;救生小船不足;连接船体部分的固定铆钉,竟然用掺有矿渣的劣质金属制成.,08年初南方暴雪、高铁,实际尺寸各异,一般不能实验设备成本限制模拟实际工况受力状态类比试样;比例、规范、标准实验方法结果分析,3课程内容与要点,3.1内容材料的弹性、塑性、屈服与硬化、断裂、硬度、疲劳、蠕变等性能;各项力学性能指标的本质、物理含义、微观机理(结构与状态);材料力学性能的主要影响因素,提高性能的措施;材料力学性能的测试技术,3.2课程要点,金属静力学性能.不同加载方式下的力学性能.环境对力学性能及其性能指标的影响.不同种类材料的力学性能.,重视基本概念重视基本计算问题,4晶体结构基础知识,4.1晶体与非晶体4.1.1、晶体凡原子按一定规律排列的固态物质,称晶体.(如:
金刚石、石墨和金属)1)原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列.2)固定熔点如铁熔点1538.3)晶体性能随原子排列方位而改变,即单晶体具有各向异性.4.1.2、非晶体及其特性(如:
塑料、玻璃、沥青)1)内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体;2)无固定熔点;各向同性,晶体金刚石、金属等,4.2晶格、晶胞、晶格常数,晶格:
假设原子刚性球,利用几何线条连接构成空间格架抽象描述晶格中的点称结点.不同方位的原子面称晶面.晶胞:
晶格的最基本几何单元.晶格常数晶胞的棱边长为a、b、c和棱边夹角、,体心立方晶格bcc,-Fe、W、V、Mo等,4.3常见金属晶格类型,晶格常数:
a=b=c;=90,面心立方晶格fcc,-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag等,晶格常数:
a=b=c;=90,密排六方晶格hcp,Mg、Zn等,晶格常数底面边长a底面间距c侧面间角120侧面与底面夹角90,5位错理论基础知识,5.1位错的基本概念定义:
晶体中某处若干列原子有规律的错排.意义:
对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起决定性作用.5.2位错的类型根据原子滑移方向和位错线取向的几何特征不同:
位错分为刃型位错、螺型位错、混合位错.,5.3刃型位错模型,滑移面/半原子面/位错线(位错线晶体滑移方向,位错线位错运动方向,晶体滑移方向/位错运动方向.,5.4螺型位错模型,位错线/晶体滑移方向,位错线位错运动方向,晶体滑移方向位错运动方向,5.5位错的运动,位错运动的本质是塑性变形.主要有滑移、攀移.位错的滑移:
位错在外力作用下在滑移面上的运动,导致永久形变.滑移面应是晶面间距最大的密排面,滑移方向应是原子密排方向.,螺型位错的滑移,位错的攀移在热缺陷作用下,位错在垂直滑移方向的运动,刃位错除了滑移外,还可攀移运动.实质是多余半原子面的伸长或缩短.螺位错无多余半原子面,无攀移运动.,5.6位错的观察,DislocationsinNickel(TEM),6学习方法,理论联系实际:
实用性强;某些力学性能指标根据理论定义,更多指标则按工程实用要求定义.重视实验:
掌握力学性能的测试原理、测试技术,了解测试设备,理解力学性能指标的物理意义与实用意义.多做练习;加深理解巩固所学的知识.,考试,基本概念、基本原理、基本技能计算分析考试70-80%实验10%平时10-20%学位课、考试课(30理论+2实验),7参考文献,束德林.金属力学性能.机械工业出版社.刘瑞堂等.工程材料力学性能.哈尔滨工业大学出版社.郑修麟.材料的力学性能.西北工业大学出版社.何肇基.金属力学性能实验.冶金工业出版社.侯旭明.金属力学性能.机械工业出版社.王丛曾.材料性能学.北京工业大学出版社.,第一章*金属在单向静拉伸载荷下的力学性能,1.1引言1.2应力-应变曲线1.3弹性变形1.4塑性变形1.5金属的断裂,1.1引言,单向静拉伸试验特点最广泛使用的力学性能检测手段;试验应力状态、加载速率、温度、试样等严格规定(方法:
GB/T228-2002;试样:
GB/T6397-1986);最基本的力学行为(弹性、塑性、断裂等);可测力学性能指标:
强度()、塑性(、)等.,工程应用,拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一;预测其它力学性能参量,如疲劳、断裂性能;研究新材料,合理使用材料和改善力学性能,测定拉伸性能.,拉伸性能的作用,拉伸试样的形状和尺寸,常用拉伸试样:
为比较不同尺寸试样的塑性,要求试样几何相似,L0/A01/2要为一常数(A0初始横截面积)光滑圆柱试样:
试样标距长度L0比直径d0要大得多;通常L0=5d0或L0=10d0板状试样:
试样标距长度L0应满足:
L0=5.65A01/2或11.3A01/2;,1.2应力-应变曲线*1.2.1拉伸力伸长曲线,弹性变形:
e点以内的变形.塑性变形:
e点以外.不均匀的屈服塑性变形:
AC.均匀塑性变形:
CB段.不均匀集中塑性变形:
Bk段.断裂:
k以下.B点塑性变形:
Lg.k点塑性变形:
Lk,1.2.2几种常见材料的拉伸力-伸长曲线,正火、退火碳素结构钢和低合金结构钢:
类似的拉伸力-伸长曲线退火低碳钢在低温下、灰铸铁在室温下:
只有弹性变形阶段冷拔钢:
弹性变形和不均匀集中塑性变形阶段面心立方金属在低温和高应变速率下:
只有弹性变形和不均匀屈服塑性变形阶段,不同材料的拉伸力-伸长曲线特点,1.2.3工程应力-应变曲线*,拉伸条件下力学性能:
应变及应力e(弹性极限)s(屈服强度)b(抗拉强度)k(断裂强度).,断后伸长率=(L-L0)/L0100%断面收缩率=(A0-A)/A0100%,油压式拉伸试验机,传感器式拉伸试验机,高温拉伸试验机,真实应力真实应变*,真实应力,真实应变,设L0=100,L=110,则=(110-100)/100100%若设L0=100,L1101,L2102,L10=110则1=1%,2=0.99%,3=0.98%,10=0.917%1+2+31010%,拉伸:
L=110,L0=100=(110-100)/100100%=10%e=ln(110/100)=ln1.1压缩:
L0=110,L=100=(100-110)/110100%=-9.09%e=ln(100/110)=-ln1.1,1.2.4真实应力-应变曲线,按拉伸试样的真实断面A和真实长度L计算应力和应变.,在弹-塑性变形阶段,只有真应力-真应变曲线才能描述材料的力学形为.多数金属在室温下屈服后,要使塑性变形继续进行,必须不断增大应力,所以真应力-真应变曲线表现为流变应力不断上升.称形变强化.,单位,应力(强度):
MPa106Pa应变:
无单位.,1.3弹性变形,1.3.1弹性变形定义外力去除,能恢复到原来形状或尺寸的变形.特点:
单调、可逆、变形量很小(0.51.0%)1.3.2物理本质金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现.,1.3.1胡克定律,简单应力状态胡克定律,剪切和扭转,单向拉伸,E、G和的关系,1.3.2弹性模量E,单纯弹性变形过程中应力与应变的比值,物理意义:
材料对弹性变形的抗力.用途:
工程上称材料的刚度;计算梁等构件挠度时用到.重要的力学性能之一.数值:
2.1105MPa或210GPa,弹性模量是对组织不敏感的力学性能指标*影响小:
晶体学特性;溶质原子;显微组织;合金化;温度;加载速率.单晶体:
各向异性多晶体:
各向同性(各晶粒统计平均值),影响弹性模量的因素,弹性极限:
弹性过渡到弹塑性变形时的应力(0.01%)弹性比功:
或弹性比能、应变比能.物理意义:
吸收弹性变形功的能力.几何意义:
应力-应变曲线中弹性阶段的面积.,1.3.3弹性极限、弹性比功,用途:
制造弹簧的材料要求弹性比功大,1.4塑性变形,定义:
外载荷卸去后,不能恢复的变形.(永久不可逆)性质:
材料受力,应力超过屈服点后,仍能继续变形而不发生断裂的性质.断后伸长率,断面收缩率.100%:
称为超塑性,塑性变形的方式滑移:
主要变形机制:
切应力下金属沿滑移面和滑移方向运动切变过程.孪生:
重要变形机制,低温或快速形变时;晶界滑动和扩散性蠕变只在高温;形变带滑移和孪生都不能进行才起作用.,1.4.1塑性变形的方式及特点,滑移面:
原子最密排面;滑移方向:
原子最密排方向.滑移系:
滑移面和滑移向的组合.滑移系越多,材料的塑性越好.晶体结构的影响较大.fccbcchcp,滑移,bcc,fcc,孪晶:
外形对称.好象两个相同晶体对接起来;内部原子排列呈镜面对称于结合面.孪晶可分为:
自然孪晶和形变孪晶.孪生特点:
比滑移困难;时间短;变形量小;孪晶层仅为狭窄一层.孪生与滑移交互作用,促进金属塑性变形.,孪生,由点阵畸变而使晶体表面出现的弯曲区域,由于该区域贯穿整个试样截面成带状,故称形变带.相邻滑移带的交互作用.多个滑移系同时动作,正常的滑移不能进行,产生点阵弯曲,形成形变带.三种变形机制的比较滑移:
相邻部分滑动,变形前后晶体内部原子排列不变.孪生:
变形部分相对未变形部分发生取向变化.形变带:
晶体点阵畸变.,形变带,各晶粒变形的不同时性和不均匀性晶粒取向有利先滑移;不利则弹性变形后增加外力继续滑移;变形的局部性,内应力,晶粒中可能有裂纹,断裂.变形的相互协调性整体,不允许晶粒仅在一个滑移系中变形,否则晶界开裂.,塑性变形的特点,标志:
拉伸时的屈服现象是开始宏观塑性变形的标志.定义:
塑性变形开始阶段,外力不增加、甚至下降时,而变形继续进行的现象,称屈服.上屈服点:
试样发生屈服而力首次下降前的最大应力下屈服点:
不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力,1.4.2屈服与屈服强度*屈服,吕德斯带,吕德斯带特点,屈服塑性变形不均匀.低碳钢冲压件表面产生皱褶现象.影响外观质量.在12%压下量下预轧一次,消除屈服现象,无明显屈服点的钢板.再冲压,表面质量好.,外力作用下,晶体中位错萌生、增殖和运动过程
(1)柯氏气团位错与溶质原子交互作用,位错被钉扎.溶质原子聚集在位错线的周围,形成气团.提高外应力,位错才能运动;继续发生塑性变形所需的外应力降低.,屈服机理,
(2)位错塞积群n个位错同向运动受阻,形成塞积群,导致材料要继续塑性变形必须加大外力;一旦障碍被冲破,继续塑性变形所需的外力降低.,金属塑性变形的应变速率与位错密度、位错运动速率及柏氏矢量成正比.即:
位错增值,提高外应力,晶体结构变化b,(3)应变速率与位错密度、位错运动速率的关系,屈服强度s,拉伸曲线有明显屈服平台,塑性变形硬化不连续,屈服平台所对应的应力即为屈服强度:
s=Ps/A0拉伸曲线无屈服平台,塑性变形硬化过程连续,屈服强度定义为产生0.2%残余伸长时应力:
s=0.2=P0.2/A0,1.4.3强度*,工程上从静强度角度选择韧性材料的依据.提高屈服强度,机件不易产生塑性变形,减轻重量、体积和尺寸;但过高,最大屈强比(s/b),又不利于某些应力集中部位的应力重新分布,容易引起脆性断裂.降低s有利于材料冷成形加工和改善焊接性能.低碳钢:
冷成形性能和焊接性能好.s,选取屈服强度,
(一)内因
(1)金属本性及晶格类型位错运动阻力:
晶格阻力(P-N力);位错交互作用产生的阻力.P-N力:
fcc位错宽度大,位错易运动.bcc反之.交互产生的阻力:
平行位错间交互作用产生的阻力;运动位错与林位错交互作用产生的阻力.
(2)溶质原子和点缺陷形成晶格畸变(间隙固溶,空位),影响屈服强度的因素,(3)晶粒大小和亚结构晶界是位错运动的障碍。
要使相邻晶粒中的位错源开动,必须加大外应力.霍尔-派奇关系式s=i+Kyd-1/2*细化晶粒,可以提高材料的强度.(4)第二相不可变形的第二相,位错只能绕过它运动.可变形的第二相,位错可以切过.还与其尺寸、形状、数量及分布有关.,
(二)外因温度提高.位错运动容易.s*应变速率提高.s*应力状态:
切应力,s,b,s,屈服强度与温度关系,屈服强度与应变速率关系,1.4.4应变硬化(形变强化、加工硬化),外力超过s后,塑性变形并不象屈服平台连续流变下去,而需要增加外力才能继续.金属阻止继续塑性变形的能力称应变硬化性能.(位错增殖、运动受阻)塑性应变是硬化的原因硬化是塑性应变的结果,意义应变硬化和塑性变形适当配合,可使金属进行均匀塑性形变.使构件具有一定的抗偶然过载能力.强化金属.提高力学性能.提高低碳钢的切削加工性能.,应变硬化机理,a)易滑移阶段:
单系滑移hcp金属(Mg、Zn)不能产生多系滑易.滑移段长.b)线性硬化阶段:
多系滑移位借交互作用,形成割阶、面角位错、胞状结构等;位错运动阻力增大.c)抛物线硬化阶段:
交滑移,双交滑移刃型位错不能产生交滑移.多晶体:
一开动便是多系滑移.无易滑移阶段.,Hollomon关系式:
S=ken(真应力与真应变关系)n应变硬化指数;k硬化系数n反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力.n=1.理想弹性体;n=0材料无硬化能力.层错能低的材料应变硬化程度大;高Mn钢.层错能力低.n大.通常0.1n0.5应变硬化指数,常用直线作图法求得,应变硬化指数,lgS=lgk+nlge,S=(1+)e=ln(1+),-2-101,lgk,lgS,lge,应变硬化指数n大,机件服役时承受偶然过载的能力大,阻止薄弱部位继续塑性变形.n对板材冷变形工艺如冲压性能有重要影响.n大,应变硬化,变形均匀,增大极限变形程度,不易开裂.不能热处理强化的金属,可用应变硬化方法强化.表面局部应变硬化,如滚压,提高强度.,工程意义*,
(1)缩颈的现象和意义韧性金属拉伸时变形集中于局部区域;应变硬化和截面减小的共同结果.b点:
最大力点;拉伸失稳点;塑性失稳点,1.4.5缩颈现象,
(2)缩颈判据,失稳的临界条件:
dF=0某瞬间:
F=SA.dF=Ads+SdA=0体积不变:
V=ALAdL+LdA=0,缩颈判据Hollomon关系即,应变硬化指数等于最大真实均匀塑性变量时,缩颈便产生*.颈部三向拉应力状态,1.4.6抗拉强度b,韧性金属拉断过程中对应的最大承载能力.表征金属对最大均匀塑性变形的抗力,试样断裂前所能承受的最大应力,又称强度极限.最大载荷,除以原始截面积,即抗拉强度:
b=PmaxA0=Fb/A0,易于测定.重现性好.韧性材料不能作为设计参数.脆性材料可用作设计参数.s/b对材料成形加工极为重要.b1/3HB;淬火钢-11/2b,意义,1.4.7塑性*,定义:
金属断裂前发生塑性变形(不可逆永久变形)的能力.塑性变形:
均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形.韧性金属:
前者比后者小得多.小于50%.如高强钢:
均匀塑变量仅占5-10%即:
拉伸缩颈后,塑性变形主要集中于试样缩颈附近.,伸长率*拉伸前试样标距L0,拉断后标距为Lk=(Lk-L0)/L0100%断面收缩率*评定材料塑性的主要指标=(A0-Ak)/A0100%,比例试样:
L0=5d0或L0=10d0多数材料的集中塑性变形量大于均匀变形量故510(断后伸长率)金属拉伸时产生缩颈*;反之,不产生反映了断裂前的最大塑性变形量.而则不能显示材料的最大塑性变形.,冶金因素对的影响更突出.比对组织变化更敏感最大力下的总伸长率与原始标距的百分比gt.实际上是金属材料拉伸时产生的最大均匀塑性变形(工程应变量)eB=ln(1+gt)gt对于评定冲压用板材的成型能力非常有用.,塑性的意义和影响因素意义:
a)不直接用于构件设计,因塑性与服役无直接关系.b)安全,防止产生突然破坏;c)缓和应力集中;d)轧制、挤压等冷热塑性加工变形;影响因素:
(a)细化晶粒,塑性;(b)温度提高,塑性;(c)软的第二相塑性;(d)固溶、硬的第二相等,塑性.,塑性的综合性能指标s/b(屈强比).材料的塑性.b/V(体积比强度).减轻构件的重量.,韧性:
材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力J/m2.静力韧度:
静拉伸时,单位体积材料断裂所吸收的功.J/m3UT=b或UT=(s+b)/2静力韧度对按屈服强度设计,可能偶然过载的机件必须考虑.,静力韧度,拉伸力学行为用胡克定律描述.在弹性阶段:
应力与应变成正比.即=E低温下的脆性金属,拉伸断裂前只有弹性变形.而无塑性变形.,脆性材料的拉伸力学行为,拉伸时,试样轴向伸长、横向收缩。
纵向应变l与横(径)向应变2之负比值称为泊松比(Poissonsratio),=-2/l,是材料弹性常数。
脆性材料拉伸的力学性能:
弹性模量和脆性断裂强度。
1.5金属的断裂,材料破断为两个部分以上的现象,叫断裂(材料失去完整性)机件三大失效形式之一断裂出现在高应力、应变条件下,而且发生在低应力和无明显塑性变形条件下.1.5.1断裂的基本类型断裂前塑性变形大小分类:
脆性断裂;韧性断裂断裂面取向分类:
正断;切断裂纹扩展途径分类:
穿晶断裂;沿晶断裂断裂机理分类:
解理断裂;微孔聚集型断裂;纯剪切断裂,韧性断裂(宏观)特点:
断裂前产生明显宏观变形;过程缓慢;断裂面平行于最大切应力,并与主应力成45o角.断口特征断口呈纤维状,灰暗色.杯锥状.断口特征三要素:
纤维区、放射区、剪切唇纤维区:
裂纹快速扩展.撕裂时塑性变形量大,放射线粗.剪切唇:
切断.危害:
不及脆性断裂,断裂前机件已变形失效.,1.5.2断裂及断口特征,脆性断裂,断裂特点断裂前基本不发生塑性变形,无明显前兆;断口与正应力垂直。
断口特征平齐光亮,常呈放射状或结晶状;人字纹花样的放射方向与裂纹扩展方向平行.韧性与脆性行为会随环境条件而改变.例如:
T、脆性.一般变形75%为韧性断裂.,穿晶断裂与沿晶断裂(微观),特点:
穿晶断裂:
裂纹穿过晶界.韧性或脆性断裂;有时混合发生.沿晶断裂:
裂纹沿晶扩展.穿晶断裂,多数脆性断裂.,纯剪切断裂,微孔聚集型断裂,解理断裂(机理),纯剪切断裂沿滑移面分离而造成的分离断裂。
微孔聚集型断裂微孔形核、长大、聚合导致材料分离。
解理断裂以极快速率沿一定晶体学面,产生穿晶断裂。
解理面一般是指低指数晶面或表面能量低的晶面。
fcc金属一般不发生解理断裂。
解理断裂总是脆性断裂,解理断裂的微观断口特征电镜观察,
(1)河流状解理台阶,汇合台阶高度足够大形成河流状花样。
裂纹跨越若干相互平行的而且位于不同高度的解理面。
解理台阶是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交时形成的。
其方式为:
解理裂纹与螺位错相交形成;通过二次解理成撕裂形成。
晶界对解理断口的影响。
(a)小角度倾斜晶界裂纹能越过晶界,“河流”可延续到相邻晶粒内。
(b)扭转晶界(位向差大)裂纹不能直接穿过晶界,必须重新形核。
裂纹将沿若干组新的相互平等的解理面扩展,形成新的“河流”。
(2)舌状花样解理裂纹沿孪晶界扩展留下的舌状凹坑或凸台.(3)准解理由于晶体内存在弥散硬质点,解理裂纹起源于晶内硬质处点,形成从晶内某点发源的放射状河流花样.准解理不是独立的断裂机制.是解理断裂的变种.,微孔聚集断裂机理和微观断口特征,1、断裂机理
(1)微孔形核点缺陷聚集;第二相质点碎裂或脱落;位错引起的应力集中,不均匀塑性形变。
(2)微孔长大滑移面上的位错向微孔运动,使其长大。
(3)微孔聚合应力集中处,裂纹向前推进一定长度。
2、微观断口特征韧窝(火山口式,圆形,椭圆形
(1)韧窝形状(a)正应力微孔的平面,形成等轴韧窝;拉伸试样中心纤维区就是等轴韧窝。
(b)拉长韧窝扭转、或双向不等应力状态;切应力,形成拉长韧窝;(c)撕裂韧窝拉、弯应力状态;
(2)影响韧窝大小因数基体材料的塑性变形能力和应变硬化指数;第二相质点的大小和密度。
注意:
微观上出现韧窝,宏观上不一定是韧性断裂。
断裂理论的意义,屈服时产生解理断裂的判据,霍尔-派奇关系,(q应力状态系数),定性分析降低金属脆断倾向的措施,提高G、s、q外因:
q、T降低i、d、ky内因:
其他,左项小于右项:
裂纹可形成但不能扩展左项大于右项:
裂纹形成后自动扩展,G(切变模量):
热处理、合金化、冷热变形影响小目前常用方法很难改变G.韧化金属s由表面能和塑性变形功构成,即有效表面能.后者与有效滑移系数目及可动位错数目有关.如bcc金属滑移系多.可动位错少.易脆断.fcc金属滑移系和可动位错多.易塑性变形.环境因素如腐蚀介质会降低表面能.变脆.,本章小结,低碳钢拉伸工程应力应变曲线工程应力应变、真实应力应变计算强度、塑性的影响因素断裂类型,第二章金属在其他静载荷下的力学性能,引言2.1应力状态软性系数2.2压缩2.3弯曲2.4扭转2.5硬度2.6带缺口试样静载荷试验,引言,力学性能压缩、弯曲、扭转、硬度和带缺口试样力学性能。
原因机件在使用中承受不同类型外力;内部存在不同的应力状态。
2.1应力状态软性系数,塑性或脆性并非绝对*应力状态软性系数:
外力状态对塑性变形影响.以便选择检测方法.例如:
铸铁压韧;拉脆,应力状态软性系数定义为:
max按最大切应力理论计算,max=(1-3)/21,3分别为最大和最小主应力最大正应力max按最大正应力理论计算,即,泊松系数,应力状态软性系数,单向拉伸=1/2扭转=1/(1+)0.8单向压缩=1/
(2)2应力状态软性系数:
材料塑性变形的难易。
越大:
该应力状态下切应力分量越大,越易塑性变形.值较大:
软应力状态,值较小:
硬应力状态.,单向拉伸、三向不等拉伸:
塑性材料弯曲、扭转:
脆性材料,为什么?
试验对象是什么?
特点是什么?
怎么试验?
结果分析性能指标,2.2压缩,原因实际工况为压缩状态材料内部为压缩应力状态拉伸时无塑性.直接拉断.无法反映其特点,试验对象脆性金属:
铸铁、某些铸造合金等.,试验方法圆形或正方形试样:
L=2.53.5d,压缩特点,应力状态系数=2即应力状态软易塑性变形软钢易压缩成腰鼓状、扁饼状铸铁拉伸时断口为正断;压缩时沿45o方向切断塑性变形小的材料或工况为压缩的材料:
压缩实验,曲线与拉伸曲线形式相同力学性能指标:
bc,E,bc等,压缩实验,抗压强度*bc=Fbc/A0压缩屈服强度sc,2.3弯曲,原因弯曲工况工件内部弯曲应力状态拉伸或压缩不能完全反映实际状况试验对象*铸铁、工具钢等脆性与低塑性材料韧性材料一般不作弯曲强度检测.,弯曲试验的特点*,主要为正应力.分布不均.方向变化.弯曲力学行为与单纯拉伸或压缩行为不同.设计或选材依据:
承受弯曲载荷时弯曲试验.试样形状简单、操作方便.挠度表示塑性.试样表面应力最大.灵敏反映表面缺陷.鉴别表面热处理试样的质量和性能.,弯曲试验,
(1)抗弯强度或pc0.01、pc0.2试样:
矩形截面hb(55)L=16h,三点弯曲弯矩M=PL/4四点弯曲M=PL/2挠度:
试样断裂之前被压下的最大距离记录弯曲力F和试样挠度f间关系,求断裂时抗弯强度和最大挠度,表示强度和塑性韧性材料一般不
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- 关 键 词:
- 材料力学 性能