材料在其他靜載荷下的力學性能PPT學習教案

1、會計學1材料在其他靜載荷下的力學性能材料在其他靜載荷下的力學性能)( 232131maxmaxa 應力狀態(tài)軟性系數(shù)應力狀態(tài)軟性系數(shù)代表應力狀態(tài)的軟硬代表應力狀態(tài)的軟硬， 值較大時，表示應力狀態(tài)值較大時，表示應力狀態(tài)較軟，即最大切應力分量較大，容易引起塑性變形。反之較軟，即最大切應力分量較大，容易引起塑性變形。反之較小時，應力狀較小時，應力狀態(tài)較硬，最大正應力分量較大，容易導致脆性斷裂態(tài)較硬，最大正應力分量較大，容易導致脆性斷裂不同加載條件下的應力狀態(tài)軟性系數(shù)不同加載條件下的應力狀態(tài)軟性系數(shù)( =0.25)第1頁/共38頁 值越大值越大的試驗方法，試樣中最大切應力分量越的試驗方法，試樣中最大切應

2、力分量越大，表示大，表示應力狀態(tài)越應力狀態(tài)越“軟軟”，材料越易于產(chǎn)生，材料越易于產(chǎn)生塑性塑性變形和韌性斷裂變形和韌性斷裂。反之，。反之，值越小的試驗方法，試樣值越小的試驗方法，試樣中最大正應力分量越大，應力狀態(tài)越中最大正應力分量越大，應力狀態(tài)越“硬硬”，材料，材料越不易產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生脆性斷裂。越不易產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生脆性斷裂。 三向等拉伸三向等拉伸時應力狀態(tài)最硬，因其切應力分量為時應力狀態(tài)最硬，因其切應力分量為 零；在這種應力狀態(tài)下，材料最容易發(fā)生脆性斷裂零；在這種應力狀態(tài)下，材料最容易發(fā)生脆性斷裂。 因此因此對于塑性較好的金屬材料對于塑性較好的金屬材料，往往采用應力狀，往往采用應

3、力狀態(tài)硬態(tài)硬 的三向不等拉伸的加載方法，以的三向不等拉伸的加載方法，以考查其脆性傾考查其脆性傾向向。 單向靜拉伸單向靜拉伸的應力狀態(tài)較硬，正應力分量較大的應力狀態(tài)較硬，正應力分量較大， 切應力分量較小，一般切應力分量較小，一般適用于那些塑性變形抗力適用于那些塑性變形抗力與切與切 斷抗力較低的、所謂塑性材料的試驗。斷抗力較低的、所謂塑性材料的試驗。第2頁/共38頁 扭轉(zhuǎn)和壓縮扭轉(zhuǎn)和壓縮時應力狀態(tài)較軟，材料易產(chǎn)生塑性時應力狀態(tài)較軟，材料易產(chǎn)生塑性變形，一般適用于那些在單向拉伸時容易發(fā)生脆斷變形，一般適用于那些在單向拉伸時容易發(fā)生脆斷而不能反映其塑性性能的所謂脆性材料而不能反映其塑性性能的所謂脆性材

4、料(如如淬火高淬火高碳鋼、灰鑄鐵及陶瓷材料碳鋼、灰鑄鐵及陶瓷材料)，以充分揭示它們客觀，以充分揭示它們客觀存在的存在的塑性性能。塑性性能。 材料的硬度試驗材料的硬度試驗是在工件表面施加壓力，其應是在工件表面施加壓力，其應力狀態(tài)相當于三向不等壓縮應力，應力狀態(tài)非常軟力狀態(tài)相當于三向不等壓縮應力，應力狀態(tài)非常軟，因此硬度試驗，因此硬度試驗可在各種材料上進行可在各種材料上進行。第3頁/共38頁 圓柱形試樣受扭矩作用，應力分布特點：圓柱形試樣受扭矩作用，應力分布特點：切應力切應力 分布在縱向與橫向兩個垂直的截面內(nèi)，而最大正應力與縱軸成分布在縱向與橫向兩個垂直的截面內(nèi)，而最大正應力與縱軸成4545。扭轉(zhuǎn)

5、試樣的應力和應變扭轉(zhuǎn)試樣的應力和應變第4頁/共38頁表層產(chǎn)生塑性變形后，切應變表層產(chǎn)生塑性變形后，切應變的分布仍保持線性關系，切應的分布仍保持線性關系，切應力則因塑性變形而呈非線性變力則因塑性變形而呈非線性變化化第5頁/共38頁 扭轉(zhuǎn)試驗中，每一時刻對試樣施加扭矩扭轉(zhuǎn)試驗中，每一時刻對試樣施加扭矩M M，隨扭矩的增加，試樣，隨扭矩的增加，試樣標距間的兩個橫截面積不斷產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，其相對扭角以標距間的兩個橫截面積不斷產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，其相對扭角以 表示。表示。利用試驗機的繪圖裝置可得出利用試驗機的繪圖裝置可得出MM 關系曲線，稱為扭轉(zhuǎn)圖。關系曲線，稱為扭轉(zhuǎn)圖。扭轉(zhuǎn)試件扭轉(zhuǎn)試件第6頁/共38頁)1 (

6、16W404301ddd因切應力作用而在圓桿表面產(chǎn)生的因切應力作用而在圓桿表面產(chǎn)生的切應變切應變?yōu)闉榕まD(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)角, l0為桿的長度為桿的長度則扭轉(zhuǎn)切變模量則扭轉(zhuǎn)切變模量 4002M3Gdl第7頁/共38頁WMpp Mp為扭轉(zhuǎn)曲線開始偏離直線為扭轉(zhuǎn)曲線開始偏離直線時的扭矩，具體確定方法為：時的扭矩，具體確定方法為：在在M 關系曲線上使某點的切關系曲線上使某點的切線與縱坐標軸夾角的正切值較線與縱坐標軸夾角的正切值較扭轉(zhuǎn)曲線上直線部分扭轉(zhuǎn)曲線上直線部分ON與縱坐與縱坐標夾角的正切值大標夾角的正切值大50%，則該，則該點所對應的扭矩即為點所對應的扭矩即為Mp。NO第8頁/共38頁WM3 . 03 .

7、0M M0.30.3殘余扭轉(zhuǎn)切應殘余扭轉(zhuǎn)切應變?yōu)樽優(yōu)?.3%0.3%時的扭矩時的扭矩（4)抗扭強度抗扭強度 bWMbbM Mb b試樣斷裂前的最試樣斷裂前的最大扭矩大扭矩WMss第9頁/共38頁切斷斷口切斷斷口正斷斷口正斷斷口第10頁/共38頁 通常用彎曲試件的最大撓度通常用彎曲試件的最大撓度fmax表示材料的變形性能。表示材料的變形性能。試驗時，在試件跨距的中心測定撓度，繪成試驗時，在試件跨距的中心測定撓度，繪成Ffmax關系曲線關系曲線，稱為，稱為彎曲圖彎曲圖。三點彎曲三點彎曲四點彎曲四點彎曲第11頁/共38頁塑性材塑性材料料中等塑性材中等塑性材料料脆性材脆性材料料 塑性材料彎曲試驗塑性材

8、料彎曲試驗.swf.swf對于高塑性對于高塑性材料，彎曲試驗不能使試件斷裂，其材料，彎曲試驗不能使試件斷裂，其F-F-f fmaxmax曲線的最后部分可延伸很長。因此曲線的最后部分可延伸很長。因此彎曲試驗難以測定塑性材料的強度，而彎曲試驗難以測定塑性材料的強度，而且實驗結(jié)果的分析也很復雜，且實驗結(jié)果的分析也很復雜，故塑性材故塑性材料的力學性能由拉伸試驗測定，而不采料的力學性能由拉伸試驗測定，而不采用彎曲試驗。用彎曲試驗。 對于脆性材料，可根據(jù)彎曲圖對于脆性材料，可根據(jù)彎曲圖，求得抗彎強度，求得抗彎強度bbWMbbb式中式中Mb為試件斷裂時的彎矩，為試件斷裂時的彎矩，W為截面抗彎系數(shù)為截面抗彎系

9、數(shù)第12頁/共38頁第13頁/共38頁 壓縮曲線壓縮曲線低塑性性低塑性性材料材料塑性材塑性材料料 通過壓縮試驗可測定下列主要力學性能指標（通過壓縮試驗可測定下列主要力學性能指標（脆性材料）脆性材料） 規(guī)定非比例壓縮應力：規(guī)定非比例壓縮應力：PC PC =F=Fpcpc/A/A0 0抗壓強度：抗壓強度：相對壓縮率相對壓縮率: :相對斷面擴脹率相對斷面擴脹率: :第14頁/共38頁第15頁/共38頁布氏硬度計布氏硬度計第16頁/共38頁第17頁/共38頁壓力法硬度試驗的應力狀態(tài)最壓力法硬度試驗的應力狀態(tài)最“軟軟”(2)2)，最大切應力遠大于最大正應力。所以，在此應力最大切應力遠大于最大正應力。所以

10、，在此應力狀態(tài)下幾乎所有材料都會產(chǎn)生塑性變形。狀態(tài)下幾乎所有材料都會產(chǎn)生塑性變形。硬度試驗所用設備簡單，操作方便快捷；硬度試硬度試驗所用設備簡單，操作方便快捷；硬度試驗基本上屬于驗基本上屬于“無損無損”或微損檢測?；蛭p檢測。第18頁/共38頁 1. 布氏硬度布氏硬度HB)(F2SF22dDDDHBD：壓頭直徑：壓頭直徑d:殘留壓痕直徑殘留壓痕直徑FF第19頁/共38頁l布氏硬度測定前應根據(jù)材料不同選擇合適的載荷和壓頭直徑布氏硬度測定前應根據(jù)材料不同選擇合適的載荷和壓頭直徑第20頁/共38頁第21頁/共38頁002. 0bdKHR0012011F0ba22F0+F1c33F0d金鋼石作壓頭，金鋼石作壓頭，K為為100；淬火鋼球作壓頭，；淬火鋼球作壓頭，K為為130第22頁/共38頁第23頁/共38頁第24頁/共38頁第25頁/共38頁第26頁/共38頁第27頁/共38頁維氏硬度試驗原理維氏硬度試驗原理維氏硬度計維氏硬度計第28頁/共38頁第29頁/共38頁第30頁/共38頁