第一章-工程材料力学性能概念.ppt

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1、工程材料及热加工第一章工程材料力学性能第一章工程材料力学性能•教学目标:•掌握材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、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；工程材料及热加工第一章工程材料力学性能金属材料的力学性能定义:金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。指标:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能材料的其他性能•物理性能：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等

2、；•化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；•工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能希腊字母发音•1Ααalphaa:lf阿尔法•13Ννnunju纽2Ββbetabet贝塔14Ξξxiksi克西3Γγgammaga:m伽马15Οοomicronomik`ron奥密4Δδdeltadelt德尔塔克戎5Εεepsilonep`silon伊普西16∏πpipai派龙17Ρρrhorou肉6Ζζzetazat截塔18∑σsigma`sigma西格马7Ηηetaeit艾塔19Ττtautau套8Θθthetθ

3、it西塔20Υυupsilonjup`silon宇普西9Ιιiotaiot约塔龙10Κκkappakap卡帕21Φφphifai佛爱11∧λlambdalambd兰布达22Χχchiphai西12Μμmumju缪23Ψψpsipsai普西24Ωωomegao`miga欧米伽工程材料及热加工第一章工程材料力学性能•1.1金属材料力学性能的主要指标1.强度、刚度、塑性•拉伸试验1.拉伸试样拉伸试样dGB6397-86规定《金属拉伸试样》有：0圆形、矩形、异型及全截面．FF常用标准圆截面试样。l0长试样：L0=10d0;L短试样：L0=5d0dklk工程材料及热加工第一章工程材

4、料力学性能•2.拉伸过程工程材料及热加工第一章工程材料力学性能拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机拉伸试验（视频）工程材料及热加工第一章工程材料力学性能3.拉伸曲线•op段：比例弹性变形阶段；F•pe段：非比例弹性变形阶段；b•平台或锯齿（s段）：屈服阶段；esk•sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶pFb段。FeFs•b点：形成了“缩颈”。Fp•bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。Δlog•断裂总伸长为Of，其中塑形变形fΔluΔlbOg(试样断后测得的伸长)，弹性伸长Δlgf。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能4.不同材料的拉伸曲线退火低碳钢中碳调质钢淬火钢及铸铁

5、低、中回火钢工程材料及热加工第一章工程材料力学性能1．弹性模量（刚度）在弹性变形范围内，应力与应变的比值（OP的斜率）称为材料的弹性模量，工程上称为刚度，即为：FF式中：（MPa）（单位截面上的拉力）；2Ar0（单位长度上的伸长量）。弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈大，则使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。金属材料弹性模量E主要决定于金属材料本身的性质，是金属材料最稳定的性能之一。各种加工工艺对其影响甚小，在室温下，钢的弹性模量大都是在19×104～22×104MPa之间，但弹性模量随温度的升高逐渐降低。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能

6、★强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。•2．屈服强度屈服强度是静拉伸过程中开始产生塑性变形时的应力，即为拉伸曲线上S点的载荷大小与试棒原始截面积之比，用σS表示：σS=Fs/A0(Mpa)•但有些材料没有明显的屈服点S，因此，规定以试样产生0.2%残余变形时的应力值作为该材料的条件屈服强度，以σ0.2表示。•对于有些零件在工作中不允许发生塑性变形，所以σS是设计中材料强度的主要参数，是材料的重要力学性能指标之一。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能•3．抗拉强度抗拉强度是静拉伸过程中试样被拉断前的最大应力，即材料拉伸曲线上B点时的载荷大小与原始截面之比，用σ

7、b表示：抗拉强度表示材料在拉力作用下抵抗断裂的能力，是设计和选材的重要力学性能指标之一。合金化、热处理、冷热加工对材料的σS、σb数值会发生很大的影响。工程材料及热加工第一章工程材料力学性能4.★塑性:是指材料在载荷作用下产生变形而不被破坏的能力。•(1)断面收缩率:是指试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积之比。•(2)伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量ΔL与原始标距L0之比。伸长率和断面收缩率只是材料塑性的标志，一般不作为设计零件的直接依据。(伸长率、断面收缩率)工程材料及热加工第一章工程材料力学性能练习题一•拉力试样的