材料力学性能第二章1appt课件.ppt

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1、Mechanicalpropertiesofmaterials1第二章材料在其他静载下的力学性能2第二章材料在其他静载下的力学性能本章的意义：材料在实际服役中的受力形式和受力状态十分复杂，单向拉伸得到的性能数据不能完全反映材料的变形、断裂等特点。为了充分揭示材料的力学行为和性能特点，常采用扭转、弯曲、压缩以及带有台阶、孔洞、螺纹等与实际受力相似的加载方式进行性能实验，为合理选材和设计提供充分的实验依据。3第二章材料在其他静载下的力学性能本章的内容：介绍扭转、弯曲、压缩以及带缺口试样的静拉伸以及材料硬度试

2、验等试验方法的特点、应用范围及其所测定的力学性能指标。4第二章材料在其他静载下的力学性能本章涉及到了实际受力状态，必须了解一些物体在受力时应力状态分析的力学基础知识，因为力学性能是研究材料受力以后的行为，首先要知道材料的受力状态已经不是简单的一维应力状态（如单向拉伸），而要扩展到二维、三维。一些简单的公式、定律也要扩展到二维、三维。第一节应力状态软性系数一、主应力概念对于任意应力状态，总可以找到这样一组互相垂直的平面，在这组平面上，只有正应力，没有切应力，这样的平面叫主平面，主平面上的应力叫主应力。用σ

3、1,σ2,σ3表示。σ1>σ2>σ35第一节应力状态软性系数根据这三个主应力，按最大切应力理论（第三强度理论），可以计算最大切应力τmax=(σ1−σ3)/2按相当最大正应力理论（第二强度理论），可以计算最大正应力σmax=σ1−ν(σ2+σ3)ν为泊松比6τmax第一节应力状态软性系数二、应力状态软性系数在三向应力状态下，最大切应力与最大正应力的比值称为应力状态软性系数，用α表示。σ1−σ32[σ1−ν(σ2+σ3)]α==σmaxα越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，材料越易于产生塑性变形。

4、反之，α越小，表示应力状态越硬，材料越容易产生脆性断裂。7第一节应力状态软性系数不同的加载方式下材料具有不同的应力状态软性系数（v=0.25）8加载方式软性系数备注单向拉伸0.5应力状态较硬，适用于塑性较好的材料三向等拉伸0应力状态最硬，材料最容易发生脆性断裂，用于揭示塑性材料的脆性倾向三向不等拉伸0.1扭转0.8单向压缩2.0两向压缩1.0三向压缩∝应力状态最软，硬度实验属于此，适用于任何材料9第一节应力状态软性系数第一节自原点作不同斜率的直线，可代表应力状态系数抗断强度以联合强度理论建立的力学状态图

5、10应力状态软性系数切断强度断裂真应力线剪切屈服强度11第一节应力状态软性系数三向不等压缩单向压缩扭转单向拉伸几种不同材料在不同应力状态下的表现易于剪断的材料叫做软性材料易于拉断的材料叫做硬性材料12第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能一．压缩及其性能指标1．压缩试验通常为圆柱型或正方形，高度h0和直径（或边长）d0之比为2.5~3.5。试样端部的摩擦力会影响试验结果，应设法减小。（两面必须光滑平整，并涂润滑油或石墨粉进行润滑）13第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩试验的特点及应用1）单向压缩的应力状态软

6、性系数为2，适用于脆性材料和低塑性材料。2）与拉伸试验区别－载荷相反，载荷-变形曲线不同，塑性和断裂形态不同。3）多向压缩试验的应力状态软性系数＞2，此方法适用于脆性更大的材料。还有服役条件为多向压缩的机件，如滚珠轴承也可采用多向压缩试验。14第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能试验结果：F－Δh曲线，如图所示材料的压缩曲线1—脆性材料；2—塑性材料金属GB/T7314-1987陶瓷GB/T8489-1987塑料GB/T1041-1992橡胶GB/T1684-1979第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能力学性能

7、指标抗压强度相对压缩率压缩塑性FbcA0=σbc×100%h0−hfh0εc=×100%15Af−A0A0相对断面扩展率ψ0=16矩形(5×5mm，30×30mm)第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能二、弯曲实验及其性能指标1弯曲实验测定的力学性能指标圆形(d=5~45mm)弯曲试验的试样方形(高×宽，5×7.5mm,30×40mm)跨距L为直径d或高度h的16倍三点弯曲加载加载方式四点弯曲加载金属GB/T14452-1993,陶瓷GB/T6569-1986,塑料GB/T9341-2000第二节压缩、弯曲与

8、扭转的力学性能a)集中加载b）等弯矩加载弯曲试样加载方法参见动画演示1718第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能试验结果：载荷F与试样最大挠度fmax之间的关系图典型的弯曲图（a）塑性材料（b）中等塑性材料（c）脆性材料=四点弯曲试样：Mmax1）弯曲应力（抗弯强度）（N.m）（m3）（m3）19第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能测得的力学性能：MWFLFK2直径为d0的圆柱型试样：πd0332W=bh26宽度为b，高度为h的矩型试样：W=20第