金属材料的力学性能讲课用ppt课件.ppt

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1、第一章金属材料的力学性能材料的性能使用性能工艺性能力学性能物理性能化学性能铸造性能锻压性能焊接性能切削加工性能使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。力学性能定义：材料在外力（静载荷、冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出的特性。主要力学性能指标：刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。载荷按作用性质的分类载荷类型通常分为：静载荷、冲击载荷和交变载荷。1、静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的、载荷。2.冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。3.循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的

2、载荷按作用形式不同分：变形定义与分类1、变形：材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。2、分为弹性变形与塑性变形外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。应力与应变应变：单位长度上的变形量。用表示。应力：材料发生变形时内部产生了与外力相对抗的力，称为内力。单位面积上的内力称为应力，用表示。单位为MPa.应力=F/A应变=(L-Lo)/Lo拉伸实验（金属的抗拉强度和塑性、刚度与弹性都是通过拉伸试验测定）拉伸试验是最广泛的力学性能实验方法之一,它是根据《金属材料室温拉伸实验方法》（GB/T228-

3、2002）在金属材料拉伸试验机上进行的。1.拉伸试样2.力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线1.拉伸试样（GB6397-86）长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0万能材料试验机a)WE系列液压式b)WDW系列电子式2.力－伸长曲线拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。1、oe段：直线、弹性变性2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形3、ss段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。4、sb曲线：弹性变形+均匀塑性变形。5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸

4、力达到最大值，试样即将断裂。(a)试样(b)伸长(c)产生缩颈(d)断裂拉伸试样的颈缩现象ΔLF03.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。主要力学性能指标：刚度、弹性、强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。1．刚度与弹性材料在受力时发生可恢复变形的性质叫弹性，材料抵抗弹性变形的能力称为刚度，它表示材料变形的难易程度。1、弹性模量：材料在弹性范围内服从胡克定律：σ＝Eε即：E＝tana,就是弹性模量越大，弹性变形越不容易进行，E越大，刚度越大，即特定外形尺寸的零件和构件保持原有形状和尺寸的能力也越大。2、

5、弹性极限：材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值称为弹性极限。σe＝Fe/SoSo为试样的原始截面面积；Fe试样完全弹性变形时承受的载荷，N。2．强度条件屈服强度:σ0.2=F0.2/S0（MPa）材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常以屈服强度和抗拉强度作为强度指标。（1）屈服强度（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。σS=Fs/S0（MPa）屈服强度—是塑性材料选材和评定的依据。σb=Fb/S0（MPa）（2）抗拉强度（σb）抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。它表

6、征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。So为试样原始截面面积；Fb为试样拉断前承受的最大载荷，N。抗拉强度—是脆性材料选材的依据。强度的意义强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一般钢材的屈服强度在200～1000MPa之间。强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小构件或零件的尺寸，从而减小其自重。因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题，称之为材料的强化。思考强度与刚度的区别？强度与刚度的区别：1）强度是指某种材料抵抗破坏的能力，即材料破坏时所需要的应力。一般只是针对材料而言的。它的大小

7、与材料本身的性质及受力形式有关。如某种材料的抗拉强度、抗剪强度是指这种材料在单位面积上能承受的最大拉力、剪力，与材料的形状无关。 2）刚度指某种构件或结构抵抗变形的能力，即引起单位变形时所需要的应力。一般是针对构件或结构而言的。它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截面和形状有关。强度是抵抗塑性变形的能力,刚度是表示材料发生弹性变形的难易程度二、塑性——在外力作用下金属材料在断裂前产生不可逆永久变形的能力常用的塑性判据：拉伸时的断后伸长率和断面收缩率1、断后伸长率由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率δ数值不同，因此应注

8、明试样尺寸比例。如:δ10——试样L0=10d0δ5——试样L0=5d0试样拉断后的标距（mm）试样原始标距（mm）2、断面收缩率试样断裂后缩颈处的最