绪论 工程材料的力学性能.ppt

《绪论 工程材料的力学性能.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、工程材料的力学性能第1章１．了解工程材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理。２．强调各种力学性能指标的生产实际意义。教学目标定义：材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、环境介质）联合作用下所表现出来的行为，即材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力。指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、蠕变极限、断裂韧性等。1.1单向静拉伸载荷下材料的力学性能1.2硬度1.3冲击载荷下材料的力学性能1.4疲劳载荷下材料的力

2、学性能1.5高温条件下材料的力学性能1.6断裂韧性教学内容1.1单向静拉伸载荷下材料的力学性能1.1.1拉伸实验与拉伸曲线1.1.2强度1.1.3塑性1.拉伸试样GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：圆形、矩形、异型及全截面。常用标准圆形截面试样。1.1.1拉伸实验与拉伸曲线l0d0标点长试样：L0=10d0短试样：L0=5d02.拉伸实验3.拉伸曲线（拉伸力-伸长曲线）OFDlFeFsFbOFDl弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段定义：拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线Fk低碳钢的拉伸力－伸长曲线弹性阶段

3、屈服阶段颈缩阶段强化阶段4.拉伸曲线（应力-应变曲线）应力σ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积S0表示:F载荷(N)σ=——(Mpa)S0原始横截面积(mm2)应变ε：单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的原始标距表示:Δl伸长量(mm)ε=——l0原始长度(mm)应力－应变曲线（σ-ε曲线）:形状和拉伸曲线相同，单位不同σσbσsσeεσkσεεσ脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象淬火钢及铸铁1.1.2强度强度的物理意义是表征材料

4、对塑性变形和断裂的抗力。由拉伸试验可测得材料的弹性极限、屈服强度和抗拉强度等强度指标。1.弹性极限σe和弹性模量E弹性极限σe是指材料在不产生塑性变形的情况下所能承受的最大应力。弹性模数E是指材料在弹性范围内，应力与应变的比值σ/ε(GPa)。E=σ/εE标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。E主要取决于金属本性，与晶体结构和原子间距有密切关系。合金化、热处理、冷塑性变形对其影响较小，即对组织不敏感。E=σ/ε2.屈服强度σS拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍然继续伸长的现象，称为材料的屈服现象。拉伸试验

5、过程中，卸去载荷后不能恢复的残余变形叫做塑性变形。材料在外加载荷作用下开始发生塑性变形的最低应力值，称为材料的屈服强度，用符号σS表示。对于不出现明显屈服现象的材料，国家标准规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服极限，用符号σ0.2表示。屈服强度是设计和选材的主要依据之一。σSσ0.20.2％3.抗拉强度σb抗拉强度的物理意义是表征材料对最大均匀变形的抗力，表示材料在拉伸条件下能够承受最大载荷时的应力值，用符号σb表示。σb=FbS0σb零件设计时一般不允许产生过量的塑性变形，如果使用σb作为零件

6、设计的依据，需要采用更大的安全系数。1.1.2塑性金属材料在载荷的作用下，产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。塑性指标常用金属断裂时的最大相对塑性变形来表示，如拉伸时的延伸率δ和断面收缩率Ψ。1.延伸率δ试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断后的标距,mml0——试样的原始标距,mm2.断面收缩率ΨS0-S1S0Ψ=×100%S0——试样原始横截面积,mm2S1——颈缩处的横截面积,mm2试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。1.2硬度1.1.1

7、布氏硬度1.1.2洛氏硬度1.1.3维氏硬度和显微硬度硬度是反应材料软硬程度的一种性能指标。布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。1.2.1布氏硬度布氏硬度=FA凹=2FπD[D-（D²-d²）½]使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用硬度合金压头时用符号HBW表示。在实际测试时，不必用公式计算，一般用读数显微镜测出压痕直径d，然后根据d大小查表，即可求出所测的硬度值。举例:120HBS10

8、/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属材料。使用范围：压痕大，测量准确，但不能测量成品件。适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金。优缺点：1.2.2洛氏硬度洛氏硬度试验是指采用顶角为120°的金刚石圆