力學(xué)性能指標(biāo)

1、n課程名稱：課程名稱：金屬力學(xué)性能測試技術(shù)金屬力學(xué)性能測試技術(shù)n主要教材：主要教材：材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能 鄭修麟主編西北工業(yè)大學(xué)出版社1991 姜偉之等編北京航空航天大學(xué)出版社王從曾主編北京工業(yè)大學(xué)出版社美國：查理R.布魯克斯機械工業(yè)出版社n不遲到、不早退、不曠課、不遲到、不早退、不曠課、 上課時請把手機調(diào)至靜音上課時請把手機調(diào)至靜音要求要求n作業(yè)：計入平時成績作業(yè)：計入平時成績 n實驗：計入平時成績實驗：計入平時成績 n成績：平時成績（出勤作業(yè)實驗報告成績：平時成績（出勤作業(yè)實驗報告+ +課課堂回答問題，占堂回答問題，占40%40%）期終考試成績（占）期終考試成績（占60%60%）成

2、績評定成績評定緒緒 論論 一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念 二、研究力學(xué)性能的意義二、研究力學(xué)性能的意義 三、本課程的研究對象及內(nèi)容三、本課程的研究對象及內(nèi)容 四、本課程的任務(wù)與要求四、本課程的任務(wù)與要求材料是在不同的外界條件下使用的，如在載荷、溫度、介質(zhì)、電場材料是在不同的外界條件下使用的，如在載荷、溫度、介質(zhì)、電場等作用下將表現(xiàn)出不同的行為，即等作用下將表現(xiàn)出不同的行為，即材料的使用性能材料的使用性能。一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念使用性能主要包括：使用性能主要包括：物理性能、化學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能、 力學(xué)性能是指材料在載荷力學(xué)性能是指材料在載荷( (外力外力) )作作用下所表現(xiàn)出

3、的特性。用下所表現(xiàn)出的特性。一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念是關(guān)于材料強度的一門學(xué)科，即關(guān)于材料在外加載荷(外力)作用下或載荷和環(huán)境因素(溫度、介質(zhì)和加載速率)聯(lián)合作用下表現(xiàn)的變形、損傷與斷裂的行為規(guī)律及其物理本質(zhì)和評定方法的學(xué)科。 力學(xué)性能指標(biāo)力學(xué)性能指標(biāo)是材料在載荷和環(huán)境因素作用是材料在載荷和環(huán)境因素作用下抵抗變形與斷裂的量化因子，是評定材料質(zhì)下抵抗變形與斷裂的量化因子，是評定材料質(zhì)量的主要依據(jù)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計時選材的根據(jù)。量的主要依據(jù)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計時選材的根據(jù)。一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念彈性，彈性，是指材料在外力作用下保持固有形狀和尺寸的能力，以及在外力去除后恢復(fù)固有形狀的尺寸的能力。表

4、征材料彈性的力學(xué)性能指標(biāo)有彈性模量E、切變模量G、比例極限P和彈性極限e等。強度強度，是指材料對塑性變形和斷裂的抗力，如材料的屈服強度s、抗拉強度b、抗彎強度bb、抗壓強度bc、抗扭強度和抗剪強度等塑性塑性，是指材料在外力作用下發(fā)生不可逆的永久變形的能力或容量，如延伸率、斷面收縮率等。韌性，韌性，是指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力，如靜力韌性W、沖擊韌性Ak斷裂韌性KIC等。b一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念 力學(xué)性能指標(biāo)力學(xué)性能指標(biāo)硬度硬度，是指材料的軟硬程度，如材料的布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV、努氏硬度HK、肖氏硬度HS、莫氏硬度、顯微硬度等。耐磨性耐磨性，是指材

5、料抵抗磨損的能力，如線(質(zhì)量、體積)磨損量、相對耐磨性等。缺口敏感性缺口敏感性，是指材料對缺口(截面變化)的力學(xué)響應(yīng)，如應(yīng)力集中系數(shù)Kt、靜拉伸缺口敏感性NSR、疲勞缺口系數(shù)Kf、疲勞缺口敏感系數(shù)qf等。裂紋擴展速率裂紋擴展速率，是表征裂紋試樣在外力和環(huán)境作用下演化行為的參量，如應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率dadt、疲勞裂紋擴展速率dadN等。壽命壽命，是指材料或構(gòu)件在外加應(yīng)力和環(huán)境作用下能夠安全、有效使用(運行)的期限，如疲勞裂紋擴展壽命N和滯后斷裂時間t等。一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念按材料的種類，材料的力學(xué)性能應(yīng)包括n金屬材料n陶瓷材料n高分子材料n復(fù)合材料n納米材料一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)

6、性能概念試樣的形狀而言，材料的力學(xué)性能應(yīng)包括n光滑試件 主要用于材料基本力學(xué)性能的測定和失效機理與判據(jù)的研究n缺口試件 主要用于模擬截面變化機械零件的力學(xué)行為n裂紋試件 主要用于評價裂紋結(jié)構(gòu)件的剩余強度和壽命一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念外加載荷施加條件的不同,材料的力學(xué)性能應(yīng)包括n靜載荷 單向拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等n沖擊載荷 沖擊彎曲、低溫脆性轉(zhuǎn)變n交變載荷 高周疲勞、低周疲勞、熱疲勞、沖擊疲勞 一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念環(huán)境條件不同, 材料的力學(xué)性能應(yīng)包括？n n n 一、力學(xué)性能概念一、力學(xué)性能概念 1. 1.首先是可以首先是可以正確地使用材料正確地使用材料； 2.2.可以評價

7、材料合成與加工工藝的可以評價材料合成與加工工藝的有效性有效性； 3.3.設(shè)計和開發(fā)設(shè)計和開發(fā)出新材料。出新材料。二、材料力學(xué)性能的研究目的和意義二、材料力學(xué)性能的研究目的和意義1 1、變形和斷裂的行為過程與微觀機理變形和斷裂的行為過程與微觀機理2 2、評定材料的力學(xué)性能指標(biāo)及其物理和工程實用意義評定材料的力學(xué)性能指標(biāo)及其物理和工程實用意義3 3、力學(xué)性能指標(biāo)的測試原理、方法和影響因素力學(xué)性能指標(biāo)的測試原理、方法和影響因素4 4、改善力學(xué)性能的方法和途徑改善力學(xué)性能的方法和途徑 三、本課程的研究的內(nèi)容三、本課程的研究的內(nèi)容四、課程的任務(wù)與要求四、課程的任務(wù)與要求n 掌握評價金屬材料力學(xué)性能的有關(guān)

8、基本知識、基掌握評價金屬材料力學(xué)性能的有關(guān)基本知識、基本理論和基本技能。本理論和基本技能。n 能評價、選擇金屬材料；根據(jù)需要能提出檢測項能評價、選擇金屬材料；根據(jù)需要能提出檢測項目；目；n 會按要求操作檢測設(shè)備，完成檢測任務(wù)。會按要求操作檢測設(shè)備，完成檢測任務(wù)。n 培養(yǎng)在產(chǎn)品質(zhì)量檢測工作中，分析、解決問題的培養(yǎng)在產(chǎn)品質(zhì)量檢測工作中，分析、解決問題的實際能力。實際能力。課程任務(wù)課程任務(wù)四、課程的任務(wù)與要求四、課程的任務(wù)與要求n 第一部分（第一至第七章），主要論述用于評價構(gòu)件安全第一部分（第一至第七章），主要論述用于評價構(gòu)件安全、有效地服役所需要的力學(xué)性能指標(biāo)和相關(guān)的理論知識，、有效地服役所需要的

9、力學(xué)性能指標(biāo)和相關(guān)的理論知識，以及測定原理和方法；以及測定原理和方法；n 第二部分（第八至第十一章），主要論述評價機件壽命所第二部分（第八至第十一章），主要論述評價機件壽命所需要的力學(xué)性能指標(biāo)，包括疲勞、蠕變、環(huán)境效應(yīng)和磨損需要的力學(xué)性能指標(biāo)，包括疲勞、蠕變、環(huán)境效應(yīng)和磨損n 第三部分（第十二至第十四章）包括，論述高分子材料、第三部分（第十二至第十四章）包括，論述高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料的力學(xué)性能。陶瓷材料和復(fù)合材料的力學(xué)性能。教材內(nèi)容教材內(nèi)容四、課程的任務(wù)與要求四、課程的任務(wù)與要求 希望同學(xué)們通過課堂教學(xué)、復(fù)習(xí)、閱讀希望同學(xué)們通過課堂教學(xué)、復(fù)習(xí)、閱讀參考文獻(xiàn)、答疑、實驗和做練習(xí)等參考文

10、獻(xiàn)、答疑、實驗和做練習(xí)等6 6個教學(xué)環(huán)個教學(xué)環(huán)節(jié)，將本課程學(xué)得更好。節(jié)，將本課程學(xué)得更好。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、拉伸性能及試驗一、拉伸性能及試驗 二、材料拉伸性能指標(biāo)二、材料拉伸性能指標(biāo) 三、脆性材料的拉伸性能三、脆性材料的拉伸性能 四、塑性材料的拉伸性能四、塑性材料的拉伸性能拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗拉伸試驗拉伸試驗是研究材料力學(xué)性能最基本最常用是研究材料力學(xué)性能最基本最常用試驗方式，可測定材料的彈性、強度、塑性、試驗方式，可測定材料的彈性、強度、塑性、應(yīng)變硬化及韌性等性能指標(biāo)。應(yīng)變硬化及韌性等性能指標(biāo)。這些性能指標(biāo)統(tǒng)稱為這些性能指標(biāo)統(tǒng)稱為拉伸性能拉伸性能。是材料的最。是材料的最基本的力

11、學(xué)性能?；镜牧W(xué)性能。拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗一、拉伸試驗標(biāo)準(zhǔn)：一、拉伸試驗標(biāo)準(zhǔn)：金屬拉伸試驗方法 老標(biāo)準(zhǔn)GB228-76 、GB228-87金屬材料室溫拉伸試驗方法 新標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002； 試驗是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測定相應(yīng)的力學(xué)性能。除非另有規(guī)定，試驗一般在室溫1035范圍內(nèi)進(jìn)行，對溫度要求嚴(yán)格的試驗，試驗溫度應(yīng)為235。拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗二、拉伸試樣二、拉伸試樣1、金屬拉伸試驗試樣標(biāo)準(zhǔn)：GB6397-862、與拉伸試樣相關(guān)的幾個概念：標(biāo)距：測量伸長用的試樣圓柱和棱柱部分的長度；原始標(biāo)距 l0：施力前的試樣標(biāo)距； 斷后標(biāo)距：試樣斷裂后的標(biāo)距。平行長度l：

12、試樣兩頭部或兩夾持部分之間平行部分的長度；伸長：試驗期間任一時刻原始標(biāo)距的增量。拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗拉伸試樣拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機加工的試樣和不經(jīng)機加工的全截面試樣,其橫截面通常為圓形、矩形、異形以及不經(jīng)加工的全截面形狀。1) 圓形試樣 l0d0拉伸試樣拉伸試樣拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗l0tb3）異型試樣 拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗n 拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗三、拉伸試驗設(shè)備三、拉伸試驗設(shè)備拉伸性能及試驗拉伸性能及試驗材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)一、應(yīng)力應(yīng)變曲線一、應(yīng)力應(yīng)變曲線 材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)彈性變形不均勻屈服塑性變形

13、均勻塑性變形不均勻集中塑性變形 斷裂材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)二、拉伸性能指標(biāo)二、拉伸性能指標(biāo)1 1、屈服強度指標(biāo)、屈服強度指標(biāo)2 2、抗拉強度指標(biāo)、抗拉強度指標(biāo)3 3、延伸率、延伸率4 4、斷面收縮率、斷面收縮率 材料拉伸性能指標(biāo)材料拉伸性能指標(biāo)二、拉伸性能指標(biāo)二、拉伸性能指標(biāo)1 1、屈服強度指標(biāo)、屈服強度指標(biāo)2 2、抗拉強度指標(biāo)、抗拉強度指標(biāo)3 3、延伸率、延伸率4 4、斷面收縮率、斷面收縮率 脆性材料的拉伸性能脆性材料的拉伸性能脆性材料拉伸時，沒有屈服階段，也沒有頸縮現(xiàn)象。脆性材料拉伸時，沒有屈服階段，也沒有頸縮現(xiàn)象。 應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有明顯的直線段，通常在應(yīng)力較小時，應(yīng)力應(yīng)變曲線沒

14、有明顯的直線段，通常在應(yīng)力較小時，取取 圖上的弦線近似地表示拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)圖上的弦線近似地表示拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并按弦線的斜率近似地確定彈性模量系，并按弦線的斜率近似地確定彈性模量 E。 e 反映強度的力學(xué)性能只能測得強度極限，而且拉伸時反映強度的力學(xué)性能只能測得強度極限，而且拉伸時強度極限強度極限 的值較低。的值較低。 b 由于抗拉強度較差，一般不宜選做承受拉力的構(gòu)件。抗由于抗拉強度較差，一般不宜選做承受拉力的構(gòu)件?？估瓘姸炔?，這是脆性材料共同的特點。拉強度差，這是脆性材料共同的特點。 脆性材料的拉伸性能脆性材料的拉伸性能eE脆性材料的拉伸性能脆性材料的拉伸性能脆性材料應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系（胡克定律