材料力學(xué)性能03

1、1.1.真實(shí)應(yīng)力與真實(shí)應(yīng)變真實(shí)應(yīng)力與真實(shí)應(yīng)變0FPFPs 應(yīng)力應(yīng)力工程工程真實(shí)真實(shí)應(yīng)變應(yīng)變00LLL 00FFF 0ln0LLLdLdLL0ln0FFFdFdFFe真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變與工程應(yīng)力應(yīng)變之關(guān)系真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變與工程應(yīng)力應(yīng)變之關(guān)系FFLL00eFFLL00lnln1)1 (0FPFPs)1ln(lnln000LLLLL1111(%)(%)(%)3.002.952.917.006.756.5410.009.539.0920.0018.2316.66均勻變形階段真實(shí)應(yīng)變與工程應(yīng)變之間的差別 工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線與真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線2.2.真應(yīng)力真應(yīng)力- -真應(yīng)變曲線真應(yīng)變曲線 necking(考慮橫向

2、考慮橫向收縮收縮及及頸縮頸縮 所所致致多多向向應(yīng)力應(yīng)力)典型金屬真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線3.3.加工硬化現(xiàn)象加工硬化現(xiàn)象lnlnlnnKsnKsHollomon關(guān)系式 加工硬化指數(shù)n1nnKdds加工硬化率ds/d材料狀態(tài)n K(MPa)Cu退火0.443448.3Al退火0.250157.5Fe退火0.237575.340鋼正火0.2211043.540鋼調(diào)質(zhì)0.229920.7T8鋼退火0.204996.4T8鋼調(diào)質(zhì)0.2091018T12鋼退火0.1701103.360鋼淬火+ 500回火0.101570幾種金屬材料室溫下的K、n值 4.4.頸縮與斷裂頸縮與斷裂dPsbdF + Fbds0 頸

3、縮條件 ddFdFsdsbbbsddsnbbnbKsnKdds1 n = b A:高強(qiáng)度、低塑性、低韌性B:低強(qiáng)度、高塑性、低韌性C:中強(qiáng)度、中塑性、高韌性5.5.靜力韌度靜力韌度思考題（5）強(qiáng)度指標(biāo)中哪些易測量？哪些難測量？（8）加工硬化指數(shù)的工程意義？（7）低碳鋼拉伸工程應(yīng)力應(yīng)變曲線有何令人困惑之處？ （2）塑性變形開始后是否存在彈性變形？為什么？（3）拉伸力學(xué)狀態(tài)參量與材料拉伸性能指標(biāo)之間有何關(guān)系？ （1）拉伸試驗(yàn)前哪一步準(zhǔn)備工作容易被忽視？（4）彈性變形抗力與塑性變形抗力誰大？ （6）何謂比例試樣？為何要規(guī)定比例試樣？ （9）某些材料拉伸試驗(yàn)中為何會頸縮？頸縮區(qū)斷裂從哪里開始？（10）

4、查閱拉伸試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)，比較新舊國標(biāo)異同點(diǎn)。（11）查閱資料，指出高分子材料拉伸行為特點(diǎn)。 %100200LLYZXYA%10000 LLZYZYXYA dPsbdF + Fbds0 頸縮條件 ddFdFsdsbbbsddsnbbnbKsnKdds1在頸縮開始點(diǎn) n = b 應(yīng)變應(yīng)力YABAYBAYBA-彈性極限；Y-屈服點(diǎn)；B-斷裂點(diǎn)（1）非晶態(tài)高聚物典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變隨應(yīng)力的增加而增大，服從虎克定律，具有普彈性能；運(yùn)動單元為鍵長、鍵角。形變能力300%1000%，并且可逆；運(yùn)動單元為鏈段取向的變化。 形變?yōu)椴豢赡妫ㄓ谰眯巫儯?；運(yùn)動單元為鏈段、大分子鏈。（2）應(yīng)力-應(yīng)變曲線的類型：材料硬

5、而脆剛性制品，不宜沖擊，能承受靜壓力材料硬而脆剛性制品，不宜沖擊，能承受靜壓力典型實(shí)例：酚醛塑料制品典型實(shí)例：酚醛塑料制品材料硬而強(qiáng)高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服材料硬而強(qiáng)高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服典型實(shí)例：典型實(shí)例：PVCPVC硬制品硬制品材料強(qiáng)而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服材料強(qiáng)而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服典型實(shí)例：聚碳酸酯典型實(shí)例：聚碳酸酯制品制品材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強(qiáng)度大材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強(qiáng)度大典型實(shí)例：硫化橡膠、典型實(shí)例：硫化橡膠、LDPELDPE制品制品材料軟而弱低模量低強(qiáng)度，斷裂伸長率中等材料軟而弱低模量低強(qiáng)度，斷裂伸長率中

6、等典型實(shí)例：未硫化天然橡膠典型實(shí)例：未硫化天然橡膠n從以上看出，由斷裂強(qiáng)度的大小可判斷材料的；由彈性模量的大小反映材料的，至于則視應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面所包圍面積的大小而定。在玻璃態(tài)聚合物中拉伸只使分子鏈發(fā)生取向；在晶態(tài)聚合物中拉伸伴隨著聚集態(tài)的變化，包含結(jié)晶熔化、取向、再結(jié)晶。1.1.加載方式與應(yīng)力狀態(tài)加載方式與應(yīng)力狀態(tài)沖裁板料應(yīng)力狀態(tài) 張量由它的分量的集合所規(guī)定；對稱張量jiijAA 反對稱張量jiijAA：不隨參考坐標(biāo)系而改變的：主坐標(biāo)系中應(yīng)力張量退化為對角型：max=1, min=3:max=(1- 3)/22.2.應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)( (軟性軟性) )系數(shù)系數(shù))(2131max切應(yīng)力彈塑性

7、變形彈性變形正應(yīng)力塑性斷裂脆性斷裂最大切應(yīng)力理論：最大正應(yīng)變理論：)(321maxs)(2232131maxmaxs3.3.扭轉(zhuǎn)性能試驗(yàn)扭轉(zhuǎn)性能試驗(yàn)(1)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法：試樣：圓柱或圓管(2)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)1=-3=，2=0max321max)1 ()(s(取 =0.25)(3)扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)WT切應(yīng)力：002Ldtg切應(yīng)變：(3)扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)40032/dTLG切變模量：WTpp扭轉(zhuǎn)比例極限：WT3 . 03 . 0扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度：WTbb條件抗扭強(qiáng)度：規(guī)定非比例扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度p0.015或p0.3上屈服強(qiáng)度eH和下屈服強(qiáng)度eL *(4)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用應(yīng)力狀態(tài)較軟，適于拉伸脆性或低塑性材料；軸向宏觀塑

8、性變形始終是均勻的，且無頸縮， 可精確測定塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；對材料表面缺陷敏感；斷口特征最明顯， 可準(zhǔn)確測定切斷強(qiáng)度。4.4.彎曲性能試驗(yàn)彎曲性能試驗(yàn)(1)彎曲試驗(yàn)方法：GB/T 10128-1988GB/T 10128-1988典型塑性材料的彎曲圖 彎曲試樣應(yīng)力狀態(tài) 典型脆性材料的彎曲應(yīng)力應(yīng)變曲線 bbbbWM抗彎強(qiáng)度：62bhW 矩形試樣截面系數(shù)：3032dW圓棒試樣截面系數(shù)：(2)彎曲試驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用試驗(yàn)簡便，不受試樣的偏斜影響，可穩(wěn)定地測定脆性材料和低塑性材料的抗彎強(qiáng)度；高塑性材料不能壓斷，僅用于彎曲成形工藝試驗(yàn)；對材料表面缺陷敏感，常用于比較和判定結(jié)構(gòu)件經(jīng)表面強(qiáng)化處理后，表面滲碳層

9、和淬火層的質(zhì)量；b3b4b彎曲工藝試驗(yàn)：GB/T 232-2010考察材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下塑性變形能力 例：焊接件彎曲工藝試驗(yàn)5.5.壓縮性能試驗(yàn)壓縮性能試驗(yàn)(1)壓縮試驗(yàn)方法：GB/T 7314-2005GB/T 7314-2005試樣：一般為圓柱，也有矩形，單向壓縮(2)壓縮應(yīng)力狀態(tài)1=2=0，3=-max=0.5(45截面)smax=2理想情況(端部無摩擦)實(shí)際情況(端部摩擦)端部約束變形鼓肚復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)(2)壓縮斷裂形式切斷:碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料壓縮斷裂正斷:縱向裂紋，如陶瓷材料注意:高塑性材料壓扁而不破壞(3)壓縮性能指標(biāo)與拉伸試驗(yàn)相仿：強(qiáng)度指標(biāo)：pc、ec、sc、bc塑性指標(biāo)：相

10、對壓縮率ck、相對斷面擴(kuò)展率ckmax0FmSR 0p0.2p0.2FSR E=tg O1O2f1(f)低碳鋼拉伸應(yīng)低碳鋼拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線力應(yīng)變曲線D( s下下)( e) BC( s上上)A( p)E( b) g (MPa)200400 0.10.2O低碳鋼壓縮應(yīng)低碳鋼壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線力應(yīng)變曲線(4)材料拉伸與壓縮力學(xué)行為對比塑性材料： Ob灰鑄鐵的灰鑄鐵的拉伸曲線拉伸曲線b灰鑄鐵的灰鑄鐵的壓縮曲線壓縮曲線= 45o剪應(yīng)力引起剪應(yīng)力引起斷裂斷裂低塑性及脆性材料：混凝土的拉伸與壓縮行為混凝土的拉伸與壓縮行為混凝土的抗壓強(qiáng)度要比抗拉強(qiáng)度大混凝土的抗壓強(qiáng)度要比抗拉強(qiáng)度大1010倍左右倍左右熱固性塑料：環(huán)氧樹脂的室溫拉伸與壓縮行為(5)壓縮試驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用應(yīng)力狀態(tài)很軟，適于低塑性及脆性材料；一般不用于塑性材料；試驗(yàn)時(shí)要減小端面摩擦；一般規(guī)定h0/d0(h0/F0)為定值，以便試驗(yàn)結(jié)果能相互比較。習(xí)題1：試列表比較拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮試驗(yàn)方法、特點(diǎn)及應(yīng)用。思考題（5）扭轉(zhuǎn)曲線之開始直線段斜率是切變模量嗎？（9）同種材料拉伸屈服強(qiáng)度與壓縮屈服強(qiáng)度