金属力学性能 教学课件 作者 王学武 主编第二单元.ppt

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1、第二单元金属在其他静载荷下的力学性能本单元导读很多零构件实际服役时常承受弯矩、扭矩或轴向压力的作用，或其上有螺纹、孔洞、台阶等引起应力集中的部位，有必要测定制造这类机件或工具的材料在相应承载条件下的力学性能指标，作为设汁和选材的依据。所以，研究金属材料在常温静载荷下的力学性能时，除采用单向静拉仲试验方法外，有时还选用压缩、弯曲、扭转等试验方法。金属硬度试验方法在工业生产及科研中的应用极为广泛。常用的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法属于静载压入试验。通过本单元的学习，掌握硬度试验、压缩试验、弯曲试验、缺口静载荷试验的特点及应用，重点掌握各种试验方法所能测定的力学性能指标以

2、用应用范围。研究内容研究金属材料在常温静载下力学性能。压缩、弯曲、扭转、缺口拉伸、硬度试验。不同加载方式在试样中产生的应力状态不同，材料所表现出的力学行为不完全相同。模块一压缩试验能力知识点1压缩试验的特点很多零件或构件是在压缩载荷下工作的，例如大型厂房的立柱、起重机的支架、轧钢机的压紧螺栓、机器的机座等。这就需要对它们的材料进行抗压性能试验评定。压缩试验同拉伸试验一样，也是测定材料在常温、静载、单向受力下的力学性能的最常用、最基本的试验之一。实践表明，工程中常用的塑性材料，其受压与受拉时所表现出的强度、韧性和塑性等力学性能是大致相同的。但广泛使用的脆性材料，其抗压强度很高，

3、抗拉强度却很低。所以，压缩试验大多用来测定脆性材料的抗压强度和塑性。对塑性材料只是测定弹性模量、比例极限和弹性极限等指标。金属材料室温压缩试验按照国家标准GB/T7314－2005进行。低碳钢和灰铸铁的单向压缩曲线a)低碳钢b)铸铁压缩试验可在万能材料试验机或专用压力机上进行。试验时材料抵抗外力变形和破坏的情况也可用力-变形曲线或应力-应变曲线来表示，并以此确定材料的主要压缩性能指标。拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂，脆性金属材料在拉伸时产生来自于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线成45°方向产生断裂，具有切

4、断特征。由于塑性材料在进行单向压缩试验时只能压扁但不能压破，不能测得压缩强度极限，所以单向压缩试验适合于脆性和低塑性材料的力学性能试验，如铸铁、铸铝合金、轴承合金等，以显示在静拉伸、弯曲、扭转试验中不能显示的材料韧性状态的工作行为。能力知识点2金属室温单向压缩试验主要力学性能指标通过压缩试验主要测定脆性材料的抗压强度Ｒmc；如果在试验时金属材料产生明显屈服现象，还可测定上、下压缩屈服强度ReHc和ReLc。单向压缩可以看作是反向拉伸，因此拉伸试验时所决定的力学性能其定义和公式在此都还适用。能力知识点3金属室温单向压缩试验一、试样金属压缩试样形状与尺寸的设计应保证在试验过程中标

5、距内为均匀单向压缩，引伸计所测变形应与试样轴线上标距段的变形相等，端部不应在试验结束之前损坏。金属室温压缩试验常用的试样截面为圆形或正方形，高度为直径或边长的2.5～3.5倍。二、试验步骤试验应在室温10～35℃下进行。用游标卡尺测量试样直径或边长，方法是在试样原始标距中点处两个相互垂直的方向上测量直径，取其算术平均值。根据低碳钢屈服载荷和铸铁抗压强度的估计值，选择试验机的示力盘，调整其指针对零。调整好自动绘图仪。准确地将试样置于试验机活动平台的支承垫板中心处。调整试验机夹头间距，当试样接近上支承板时，开始缓慢、均匀加载。对于低碳钢试样，将试样压成鼓形即可停止试验。对于铸铁试

6、样，加载到试样破坏时(主指针回摆15°左右)立即停止试验，以免试样进一步被压碎。记录下有关试验参数和所测性能结果，写出试验报告。三、试验结果处理出现下列情况之一时，试验结果无效，应重做同样数量试样的试验：试样未达到试验目的时，发生弯曲。试样未达到试验目的时，端部就局部压坏以及试样在凸耳部分或标距外断裂。试验过程中操作不当。试验过程中试验仪器设备发生故障，影响了试验结果。试验后，试样上出现冶金缺陷(如分层、气泡、夹渣、缩孔等)，应在试验记录及报告中注明。模块二金属弯曲力学性能试验能力知识点1金属弯曲力学性能试验的特点在工程和建筑上，很多构件和零部件是在弯曲载荷作用下工作的，如桥

7、式起重机横梁、火车的轮轴、电缆桥架等，需要对这些零构件的材料进行弯曲性能评定，因此弯曲力学性能试验也是生产中常用的一种金属性能试验方法。金属弯曲力学性能试验是指采用三点弯曲或四点弯曲方式对圆形或矩形横截面试样施加弯曲力，一般直至断裂，测定其弯曲力学性能。试验按YB/T5439－2006《金属弯曲力学性能试验方法》进行，相对于拉伸试验要方便得多，而且很适用于低塑性材料弯曲载荷条件下的力学性能测试，如铸铁、硬质合金陶瓷和高分子材料。弯曲试验的特点及应用弯曲试验的特点及应用试样形状简单、操作方便。同时弯曲试验