材料力學性能03

1、1.1.真實應力與真實應變真實應力與真實應變0FPFPs 應力應力工程工程真實真實應變應變00LLL 00FFF 0ln0LLLdLdLL0ln0FFFdFdFFe真實應力應變與工程應力應變之關系真實應力應變與工程應力應變之關系FFLL00eFFLL00lnln1)1 (0FPFPs)1ln(lnln000LLLLL1111(%)(%)(%)3.002.952.917.006.756.5410.009.539.0920.0018.2316.66均勻變形階段真實應變與工程應變之間的差別 工程應力-應變曲線與真應力-真應變曲線2.2.真應力真應力- -真應變曲線真應變曲線 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力應力)典型金屬真應力-真應變曲線3.3.加工硬化現(xiàn)象加工硬化現(xiàn)象lnlnlnnKsnKsHollomon關系式 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:高強度、低塑性、低韌性B:低強度、高塑性、低韌性C:中強度、中塑性、高韌性5.5.靜力韌度靜力韌度思考題（5）強度指標中哪些易測量？哪些難測量？（8）加工硬化指數(shù)的工程意義？（7）低碳鋼拉伸工程應力應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）拉伸力學狀態(tài)參量與材料拉伸性能指標之間有何關系？ （1）拉伸試驗前哪一步準備工作容易被忽視？（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、查閱拉伸試驗國家標準，比較新舊國標異同點。（11）查閱資料，指出高分子材料拉伸行為特點。 %100200LLYZXYA%10000 LLZYZYXYA dPsbdF + Fbds0 頸縮條件 ddFdFsdsbbbsddsnbbnbKsnKdds1在頸縮開始點 n = b 應變應力YABAYBAYBA-彈性極限；Y-屈服點；B-斷裂點（1）非晶態(tài)高聚物典型的應力-應變曲線應變隨應力的增加而增大，服從虎克定律，具有普彈性能；運動單元為鍵長、鍵角。形變能力300%1000%，并且可逆；運動單元為鏈段取向的變化。 形變?yōu)椴豢赡妫ㄓ谰眯巫儯?；運動單元為鏈段、大分子鏈。（2）應力-應變曲線的類型：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例：酚醛塑料制品典型實例：酚醛塑料制品材料硬而強高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服材料硬而強高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服典型實例：典型實例：PVCPVC硬制品硬制品材料強而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服材料強而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服典型實例：聚碳酸酯典型實例：聚碳酸酯制品制品材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強度大材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強度大典型實例：硫化橡膠、典型實例：硫化橡膠、LDPELDPE制品制品材料軟而弱低模量低強度，斷裂伸長率中等材料軟而弱低模量低強度，斷裂伸長率中

6、等典型實例：未硫化天然橡膠典型實例：未硫化天然橡膠n從以上看出，由斷裂強度的大小可判斷材料的；由彈性模量的大小反映材料的，至于則視應力-應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，包含結晶熔化、取向、再結晶。1.1.加載方式與應力狀態(tài)加載方式與應力狀態(tài)沖裁板料應力狀態(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：不隨參考坐標系而改變的：主坐標系中應力張量退化為對角型：max=1, min=3:max=(1- 3)/22.2.應力狀態(tài)應力狀態(tài)( (軟性軟性) )系數(shù)系數(shù))(2131max切應力彈塑性

7、變形彈性變形正應力塑性斷裂脆性斷裂最大切應力理論：最大正應變理論：)(321maxs)(2232131maxmaxs3.3.扭轉(zhuǎn)性能試驗扭轉(zhuǎn)性能試驗(1)扭轉(zhuǎn)試驗方法：試樣：圓柱或圓管(2)扭轉(zhuǎn)應力狀態(tài)1=-3=，2=0max321max)1 ()(s(取 =0.25)(3)扭轉(zhuǎn)性能指標WT切應力：002Ldtg切應變：(3)扭轉(zhuǎn)性能指標40032/dTLG切變模量：WTpp扭轉(zhuǎn)比例極限：WT3 . 03 . 0扭轉(zhuǎn)屈服強度：WTbb條件抗扭強度：規(guī)定非比例扭轉(zhuǎn)強度p0.015或p0.3上屈服強度eH和下屈服強度eL *(4)扭轉(zhuǎn)試驗特點及應用應力狀態(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力應變關系；對材料表面缺陷敏感；斷口特征最明顯， 可準確測定切斷強度。4.4.彎曲性能試驗彎曲性能試驗(1)彎曲試驗方法：GB/T 10128-1988GB/T 10128-1988典型塑性材料的彎曲圖 彎曲試樣應力狀態(tài) 典型脆性材料的彎曲應力應變曲線 bbbbWM抗彎強度：62bhW 矩形試樣截面系數(shù)：3032dW圓棒試樣截面系數(shù)：(2)彎曲試驗特點及應用試驗簡便，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度；高塑性材料不能壓斷，僅用于彎曲成形工藝試驗；對材料表面缺陷敏感，常用于比較和判定結構件經(jīng)表面強化處理后，表面滲碳層

9、和淬火層的質(zhì)量；b3b4b彎曲工藝試驗：GB/T 232-2010考察材料在復雜應力狀態(tài)下塑性變形能力 例：焊接件彎曲工藝試驗5.5.壓縮性能試驗壓縮性能試驗(1)壓縮試驗方法：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)實際情況(端部摩擦)端部約束變形鼓肚復雜應力狀態(tài)(2)壓縮斷裂形式切斷:碳纖維增強鎂基復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)壓縮性能指標與拉伸試驗相仿：強度指標：pc、ec、sc、bc塑性指標：相

10、對壓縮率ck、相對斷面擴展率ckmax0FmSR 0p0.2p0.2FSR E=tg O1O2f1(f)低碳鋼拉伸應低碳鋼拉伸應力應變曲線力應變曲線D( s下下)( e) BC( s上上)A( p)E( b) g (MPa)200400 0.10.2O低碳鋼壓縮應低碳鋼壓縮應力應變曲線力應變曲線(4)材料拉伸與壓縮力學行為對比塑性材料： 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剪應力引起剪應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度要比抗拉強度大混凝土的抗壓強度要比抗拉強度大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)壓縮試驗特點及應用應力狀態(tài)很軟，適于低塑性及脆性材料；一般不用于塑性材料；試驗時要減小端面摩擦；一般規(guī)定h0/d0(h0/F0)為定值，以便試驗結果能相互比較。習題1：試列表比較拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮試驗方法、特點及應用。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度與壓縮屈服強度