工程材料的力學性能

1、第三章 工程(gngchng)材料的力學性能 材料(cilio)的力學性能 材料在外加載荷和環(huán)境因素（溫度、介質）聯合作用下所表現的抵抗變形和斷裂的能力 意義 這些性能指標是材料設計、材料選用、工藝評定以及材料檢驗的重要依據 共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 3.2 硬度(yngd)試驗 3.3 沖擊試驗 3.4 疲勞試驗 第三章 工程材料的力學性能 3.5 蠕變試驗 共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 設備(shbi) 共二十三頁應力-應變(yngbin)曲線 3.1 拉伸(l shn)試驗 揭示材料在靜載荷作用下的力學行為，即彈性變形、塑性變形、斷裂三個基本過程，還可以確定材

2、料的最基本的力學性能指標 共二十三頁彈性(tnxng)3.1 拉伸(l shn)試驗 材料在外力作用下產生變形，若外力去除后變形完全消失，材料恢復原狀，則這種可逆的變形就叫彈性變形 彈性模量 彈性極限材料在彈性變形階段，應力()與應變()成正比關系，兩者的比值稱為彈性模量，記為E, E =/ 它表征材料對彈性變形的抗力。工程上也稱E為材料的剛度。是表征材料產生微量塑性變形的抗力，e = Pe / F0 通常很難確定。在國家標準中把產生0.01%殘余伸長所需的應力作為規(guī)定彈性極限，記為0.01。 彈性滯后 應變落后于應力的現象稱為彈性滯后。 共二十三頁強度(qingd)3.1 拉伸(l shn)

3、試驗 材料在載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力 屈服強度 抗拉強度 出現載荷不增加而試樣還繼續(xù)伸長的現象稱為屈服。屈服時所對應的應力，s = Ps / F0 屈服強度表征材料發(fā)生明顯塑性變形時的抗力。通常規(guī)定產生0.2%殘余伸長所對應的應力，作為條件屈服強度，記為0.2 試樣能承受的最大載荷除以試樣原始截面積所得的應力 b = Pb / F0 是材料在拉伸條件下能夠承受最大載荷時的應力值, 表征了材料對最大均勻變形的抗力 共二十三頁塑性(sxng)3.1 拉伸(l shn)試驗 斷裂前材料發(fā)生塑性變形的能力叫塑性伸長率斷面收縮率 = ( L0 - L1 )/ L0 100%通常用L0 = 5d0

4、和L0 = 10d0 兩種比例試樣來測定伸長率，分別記為5和10 = ( F0 - Fk )/F0 100% 共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 3.2 硬度(yngd)試驗 3.3 沖擊試驗 3.4 疲勞試驗 第三章 工程材料的力學性能 3.5 蠕變試驗 共二十三頁硬度(yngd)是材料抵抗局部變形(bin xng)的能力。通常采用靜載壓入法試驗布氏硬度 在力P的作用下把直徑為D的鋼球壓入被測材料，布氏硬度值是載荷P除以壓痕(球冠)的面積，用HB表示。3.2 硬度試驗 共二十三頁硬度(yngd)是材料抵抗局部變形的能力。通常采用(ciyng)靜載壓入法試驗洛氏硬度 因所用壓頭和載荷不同

5、又分為：HRC、HRB和HRA三種。洛氏硬度不宜測定硬而脆的薄層 3.2 硬度試驗 共二十三頁硬度(yngd)是材料抵抗局部變形的能力。通常(tngchng)采用靜載壓入法試驗 維氏硬度壓頭是136金剛石四棱錐體，測量出壓痕對角線, 用此值查表得硬度值，用HV表示。(顯微硬度)3.2 硬度試驗 共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 3.2 硬度(yngd)試驗 3.3 沖擊試驗 3.4 疲勞試驗 第三章 工程材料的力學性能 3.5 蠕變試驗 共二十三頁3.3 沖擊(chngj)試驗 沖擊試驗(shyn)方法一次擺錘沖擊試驗機 共二十三頁3.3 沖擊(chngj)試驗 沖擊韌性 擺錘沖斷試樣

6、所失去的能量(nngling)，即對試樣斷裂所作的功，稱為沖擊功，用Ak表示。如用試樣缺口處截面積FN去除，即得沖擊韌性，用ak表示, 單位為J/cm2共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 3.2 硬度(yngd)試驗 3.3 沖擊試驗 3.4 疲勞試驗 第三章 工程材料的力學性能 3.5 蠕變試驗 共二十三頁3.4 疲勞(plo)試驗 疲勞(plo)概念 但在交變載荷作用下經過較長時間后發(fā)生斷裂，這種現象稱為疲勞 疲勞抗力的指標 評定材料疲勞抗力的指標是疲勞極限，即表示材料經受無限多次循環(huán)而不斷裂的最大應力，記為r 。在不同的交變應力（）下測定試樣發(fā)生斷裂的周次（N），繪制-N曲線 共二

7、十三頁3.4 疲勞(plo)試驗 條件(tiojin)疲勞極限 工程上規(guī)定N=108次時對應的應力 共二十三頁3.1 拉伸(l shn)試驗 3.2 硬度(yngd)試驗 3.3 沖擊試驗 3.4 疲勞試驗 第三章 工程材料的力學性能 3.5 蠕變試驗 共二十三頁3.5 蠕變(r bin)試驗 蠕變(r bin)概念 是指材料在較高的恒定溫度下，外加應力低于屈服極限時，就會隨著時間的延長逐漸發(fā)生緩慢的塑性變形直至斷裂的現象 共二十三頁3.5 蠕變(r bin)試驗 蠕變(r bin)性能指標蠕變極限 持久強度 表征材料在高溫載荷長期作用下抵抗斷裂的能力，以試樣在給定溫度T()經規(guī)定時間t(h,

8、小時)發(fā)生斷裂的應力作為持久強度是以在給定溫度T()下和規(guī)定的試驗時間t(h,小時)內，使試樣產生一定蠕變伸長量的應力作為蠕變極限 共二十三頁3.5 蠕變(r bin)試驗 蠕變(r bin)數據的表達方式 共二十三頁3.5 蠕變(r bin)試驗 蠕變(r bin)數據的表達方式 共二十三頁內容摘要第三章 工程材料的力學性能。材料在外加載荷和環(huán)境因素（溫度、介質）聯合作用下所表現的抵抗變形和斷裂的能力。這些性能指標是材料設計、材料選用、工藝評定以及材料檢驗的重要依據。e = Pe / F0 通常很難確定。屈服(qf)時所對應的應力，s = Ps / F0 屈服(qf)強度表征材料發(fā)生明顯塑性變形時的抗力。通常規(guī)定產生0.2%殘余伸長所對應的應