材料力学性能复习

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1、1材料的常规力学性能1）.熟悉力—拉伸曲线和应力—应变曲线单向静拉伸试验及试样（l0/A01/2=5.65或11.3;保证伸长率测试时的几何形状相似。）掌握应力－应变曲线上各特征点的物理意义（弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe、屈服强度σs、抗拉强度σb、延伸率δ）了解几类典型的应力－应变曲线(无塑性、低塑性、高塑性）弹性变形（O-e）塑性变形（e-k）断裂(k点)2）.应力—应变曲线与真应力应变曲线的关系真应力总是大于工程应力；而真应变总是小于工程应变。并且，随变形量增大，二者的差距也增大。3）.掌握应力状态软化系数

2、的概念应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力的比值。4）.熟悉缺口效应缺口顶端应力集中；近缺口顶端区产生两向应力状态（对薄板）或三向应力状态（对厚板）；缺口强化。5）.了解硬度测试的物理意义、工程意义硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能。一般指材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。静载压入法，试验设备简单，操作方便、快捷，不损坏部件，应力状态较软，一定条件下与材料的抗拉强度有正比关系。6）.熟悉几种常用的硬度的测试方法（布、洛、维氏硬度）①布氏硬度：施加压力P,压头直径D,压痕深度h或直径d,计算出布氏硬度值，单位为

3、kgf/mm2。公式表明，当压力和压头直径一定时，压痕直径越大，布氏硬度值越低，即变形抗力越小；反之，布氏硬度值越高。布氏硬度的特点和适用范围：压痕面积大，能反映出较大范围内材料各组成相的综合平均性能，不受个别相和微区不均匀性的影响。布氏硬度分散性小，重复性好适合于测定粗大晶粒或粗大组成相的材料的硬度，象灰铸铁和轴承合金等。压痕较大，不宜在实际零件表面、薄壁件、表面硬化层上测定布氏硬度。淬火钢球作压头（HBS），测定HB＜450的材料的硬度；硬质合金球作压头（HBW），测定的硬度可达650HB．压痕的形状必须几何相似，压入

4、角应相等。布氏硬度相同时，要保证压入角相等，则P/D2应为常数。金属材料中，与抗拉强度有正比关系。②洛氏硬度试验方法洛氏硬度是直接测量压痕深度，压痕愈浅表示材料愈硬常用的压头：顶角为120°的金刚石圆锥体，直径为Φ1.588mm(1／16英寸)的钢球压头多种标尺：HRA、HRB、HRC维氏硬度测定的原理与方法基本上与布氏硬度的相同，根据单位压痕表面积上所承受的压力来定义硬度值。测定维氏硬度所用的压头为金刚石制成的四方角锥体，两相对面间的夹角为136°，所加的载荷较小。已知载荷P，测得压痕两对角线长度后取平均值d，计算维氏硬

5、度值，单位为kgf/mm2在较低硬度时，其硬度值与布氏硬度值相等或相近。7）.熟悉夏比缺口冲击试验的测试方法、物理意义以及工程意义大能量一次冲击弯曲试验：质量m的摆锤，举至高度H，势能mgH1；锤释放，将试件冲断。摆锤失去一部分能量，这部分能量就是冲断试件所作的功，称为冲击功，以Ak表示。剩余的能量使摆锤扬起高度H2，故剩余的能量即为mgH2。Ak=mgH1-mgH2=mg(H1-H2)Ak的单位为Kgf.m或J。冲击试验的应用：评定材料在不同温度下的脆性转化趋势（采用系列冲击试验）。韧性：材料断裂前吸收变形功和断裂功的能

6、力韧度：衡量材料韧性大小；应力-应变曲线下的面积。刚度：材料对弹性变形的抗力，弹性模量E越高，刚度越高，弹性变形愈困难。弹性：材料弹性变形的能力。通常以弹性比功的高低来区分。塑性：断裂前发生塑性变形的能力。伸长率和断面收缩率表征。8）.掌握韧性、塑性、刚度、弹性的物理意义及表征2材料的变形1）.掌握弹性变形的实质构成材料的原子或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。σ=EεE=2(1+v)GE：正弹性模量（杨氏摸量）v：柏松比G：切弹性模量物理意义：产生100％弹性变形所需的应力。工程意义：工程上把弹性模量E、G称做材料的刚

7、度，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力。2）.掌握弹性变形的性能指标3）.熟悉影响弹性模量的主要因素①键合方式和原子结构共价键、离子键和金属键都有较高的弹性模数；②晶体结构单晶体材料：各向异性，最密晶向上E较大，反之则小。多晶体材料：各晶粒的统计平均值，表现为各向同性，但称为伪各向同性。介于单晶体最大值与最小值之间。非晶态材料：各向同性。微观组织对金属材料来说E是一个组织不敏感的力学性能指标，而对高分子和陶瓷E对结构和组织敏感。④温度TT↑原子结合力下降，E↓。加载条件金属、陶瓷E影响不大，对高分子E有影响。4）.掌握

8、几种非理想弹性行为的定义、物理意义以及工程上的利弊。①滞弹性：材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。③伪弹性定义：在一定温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将由应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅度弹性变形的现象。伪弹性变形量60%左右。工程应用：形状记忆合金④