材料的力学性能ppt课件.ppt

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1、第九章材料的力学性能材料科学与工程学院什么是材料的力学性能？材料力学性能课程的研究内容有哪些？绪论什么是材料的力学性能？（金属）材料——具有各种使用性能——用途广泛使用性能物理性能（导电、导热、电磁等）力学性能（强度、硬度、塑性等）工艺性能（焊接、成形等）化学性能（耐腐蚀、抗氧化等）绪论材料的力学性能是指材料在外加载荷（外力或能量）作用下，或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现出的行为。这种行为又称为力学行为，通常表现为金属的变形和断裂。——材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力。mechanicalpr

2、operties;mechanicalbehavior材料的失效(failure)：如果材料抵抗变形与断裂的能力与服役条件不适应，则机件失去预定效能（过量弹性变形、过量塑性变形、断裂、磨损等），材料的力学性能又可以称为失效抗力。绪论影响力学性能的因素载荷性质应力状态环境温度化学成分显微组织残余应力冶金质量内在因素外在因素绪论不同服役条件对材料的性能要求不同绪论材料力学性能课程主要内容？－材料在各种服役条件下的失效现象及微观机理；－材料力学性能指标的本质、概念、实用意义，以及各种力学性能指标之间的相互联系；－影响材料力学性能

3、的因素，提高力学性能的方向和途径；－材料力学性能的测试技术。目的：1）合理使用材料－掌握不同服役条件下力学性能变化规律，有助于正确选择材料；2）研究开发新材料－明确提高力学性能的方向和途径，是研发新材料的关键；3）改进和开发冷热加工工艺。1、材料的变形1.1材料的力学性能材料力学性能指标是结构设计、材料选择、工艺评价以及材料检验的主要依据。测定材料力学性能最常用的方法是静载荷方法，即在温度、应力状态和加载速率都固定不变的状态下测定力学性能指标的一种方法。1.1材料的拉伸性能静拉伸试验：常温、单向静拉伸载荷，光滑试样。（应用

4、最为广泛的方法）通过拉伸试验，可以获得材料的弹性、塑性、强度、应变硬化、韧性等重要而又基本的力学性能指标，这些指标的特性统称为材料的拉伸性能。1.1材料的力学性能1.1.1拉伸曲线和应力－应变曲线应力：单位截面上所受到的力称为应力应变：单位长度上的变形量工程应力：拉伸载荷除以原始截面积工程应变：试样断裂后量伸长量与原始长度的比值真应力：实际上，在拉伸过程中，试样的横截面积是逐渐减小的，外加载荷除以试样某一变形瞬间的截面积称为真应力。l01.1材料的力学性能拉伸曲线：载荷－伸长曲线（P-Dl）弹性变形塑性变形屈服颈缩1.1材

5、料的力学性能比例极限弹性极限屈服极限强度极限断裂强度应力－应变(stress-strain)曲线1.1材料的力学性能强度指标及其测定方法（1）比例极限p=Pp/A0(MPa)当应力比较小时，试样的伸长随应力成正比地增加，保持直线关系。当应力超过σp时，曲线开始偏离直线，因此称σp为比例极限，是应力与应变成直线关系的最大应力值。1.1材料的力学性能强度指标及其测定方法（2）弹性极限σe=Pe/A0(MPa)应力－应变曲线中，应力在σe时称为弹性强度极限，该阶段为弹性变形阶段。当应力继续增加，超过σe以后，试样在继续产生弹性变

6、形的同时，也伴随有微量的塑性变形，因此σe是材料由弹性变形过渡到弹－塑性变形的应力。应力超过弹性极限以后，便开始发生塑性变形。1.1材料的力学性能强度指标及其测定方法（3）屈服极限（屈服强度）在拉伸过程中，当应力达到一定值时，拉伸曲线上出现了平台或锯齿形流变，在应力不增加或减小的情况下，试样还继续伸长而进入屈服阶段。屈服阶段恒定载荷Ps所对应的应力为材料的屈服点。1.1材料的力学性能强度指标及其测定方法（4）强度极限（抗拉强度）随着塑性变形的增大，变形抗力不断增加，当应力达到最大值σb以后，材料的形变强化效应已经不能补偿横

7、截面积的减小而引起的承载能力的降低，试样的某一部位截面开始急剧缩小，因而在工程应力－应变曲线上，出现了应力随应变的增大而降低的现象。曲线上的最大应力σb为抗拉强度极限，它是由试样拉断前最大载荷所决定的条件临界应力，即试样所能承受的最大载荷除以原始截面积。1.1材料的力学性能强度指标及其测定方法（5）断裂强度断裂强度σK是试样拉断时的真实应力，表征材料对断裂的抗力。但是，对塑性材料来说，它在工程上意义不大，因为产生颈缩后，试样所能承受的外力不但不增加，反而减少，故国家标准中没有规定断裂强度。1材料的力学性能脆性材料的拉伸性能

8、脆性材料（玻璃、岩石、陶瓷、淬火高碳钢及铸铁等材料）在拉伸变形时只产生弹性变形(a)，一般不产生或产生很微量的塑性变形。表征脆性材料力学特征的主要参量有两个：弹性模量E；断裂强度σk。在工程上使用的脆性材料并非都属于完全的脆性，尤其是金属材料，绝大多数都有些塑性，在拉伸变形后，即便是脆性材料，也或多或少