《工程材料及其性能》ppt课件

《《工程材料及其性能》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章工程材料及其性能1.1工程材料概述材料是用来制作有用器件的物质，是人类生活和生产所必须的物质基础。从日常生活用的器具到高技术产品，从简单的手工工具到复杂的航天器、机器人等等，都是用各种材料制作而成的。公路、铁路的钢架桥梁“神州”六号载人飞船发射升空导弹驱逐舰航空母舰美国“奋进号”航天飞机“乘坐”波音747飞机钢甲勇士1.1.1材料的发展1.石器时代2.青铜时代3.铁器时代4.合成材料新时代材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。石器铁器象形尊(青铜)材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。材料的发展与人类社会简图1.1.2工程材料的分类

2、（1）按化学组成分金属材料有机高分子材料陶瓷材料复合材料（2）按使用性能分结构材料功能材料（3）按使用领域分信息材料能源材料建筑材料机械工程材料生物材料1.2金属材料的常用力学性能1.2.1金属材料所受载荷与常用力学1.2.2强度1.2.3塑性1.2.4硬度1.2.5冲击韧性1.2.6疲劳强度1.2.1金属材料所受载荷与常用力学载荷——金属材料（或零件、构件）在加工和使用过程中所受的力（N）或应力。按外力的作用性质，可分为三种：（1）静载荷大小不变或变化很慢的载荷。如：书放在桌子上，桌子所受的力。人站在地面上，地面所的力等等。（2）冲击载荷突然增加或消失的载荷。如：在墙上钉钉子，钉子所受的力等

3、等。（3）交变载荷周期性的动载荷。根据作用形式不同，载荷又可分为：拉、压载荷，弯曲载荷，剪切载荷，扭转载荷。2.载荷下的变形（1）弹性变形随外力消除而消失的变形称为弹性变形。（2）塑性变形当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。3.常用力学性能指标金属材料的力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗变形和断裂的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等，它们是衡量材料性能和决定材料英语范围的重要指标。1.2.2强度一、拉伸曲线与应力—应变曲线1．拉伸曲线GB228—87规定了拉伸试验的方法和拉伸试验试样的制作标准。在试验时，金属材料制作成一定的尺寸和形状(如图1-

4、1所示)，将拉伸试样装夹在拉伸试验机上，对试样施加拉力，在拉力不断增加的过程中观察试样的变化，直至把试样拉断。强度——材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形和断裂的能力。长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0返回上一页下一页回主页根据拉伸过程中载荷(F)与试样的伸长量(Δl)之间的关系，可以绘制出金属的拉伸曲线。如图1-2所示为低碳钢的拉伸曲线，拉伸过程可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。具体分析如下：Op段：试样的伸长量与载荷呈直线关系，完全符合虎克定律，试样处于弹性变形阶段。pe段：伸长量与载荷不再成正比关系，拉伸曲线不成直线，试样仍处于弹性变形阶段。ss′段(拉伸曲线中的平台或锯齿)：

5、外力不增加或变化不大，试样仍继续伸长，出现明显的塑性变形，这种现象称为屈服现象。s′b段：这个阶段，载荷增加，伸长沿整个试样长度均匀伸长，同时，随着塑性变形不断增加，试样的变形抗力也逐渐增加，这个阶段是材料的强化阶段。b点：载荷达到最大，试样局部面积减小，伸长增加，形成了“缩颈”。bk段：随着缩颈处截面不断减小(非均匀塑性变形阶段)，承载能力不断下降，到k点时试样发生断裂。拉伸曲线中，断裂总伸长为Of，其中塑形变形伸长为Og(试样断后测得的伸长Δlk)，弹性伸长为gf。强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。按照载荷的性质，材料强度有静强度、疲劳强度等；按照环

6、境条件，材料强度有常温强度、高温强度等，高温强度又包括蠕变极限和持久强度。除了上述材料强度外，还有机械零件和构件的结构强度。工程上常用的强度指标有强度指标有屈服强度、规定残余延伸强度、抗拉强度等。2.强度指标材料强度的大小通常用单位面积上所承受的力来表示，其单位为N/m2(Pa)，但Pa这个单位太小，所以实际工程中常用MPa（MPa=106Pa）作为强度的单位。一般钢材的屈服强度在200～2000MPa之间，如建造2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”外部钢结构的Q460E钢，其屈服强度为460MPa。（1）弹性极限σe弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承受的最大应力，即：式中Fe——试样

7、完全弹性变形时所能承受的最大载荷，N；So——试样原始截面积，mm2。oeeSF=s在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实际意义。（2）屈服强度（屈服点）①屈服现象在金属拉伸试验过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了弹性变形外，还产生部分塑性变形。当外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，在力－