工力章材料的力學(xué)性能

1、工力章材料的力學(xué)性能第1頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三材料在外載作用下的變形和強(qiáng)度特性。變形彈性變形（外力去除后變形消失）塑性變形（外力去除后變形保留）強(qiáng)度屈服強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度（抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度等）斷裂韌性10-0 緒論第2頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三材料在外載作用下的變形和強(qiáng)度特性。材料在靜載下的力學(xué)性能材料在疲勞載荷下的力學(xué)性能材料在沖擊載荷下的力學(xué)性能金屬材料陶瓷材料高分子材料復(fù)合材料材料的常溫力學(xué)性能材料的高溫力學(xué)性能材料的低溫力學(xué)性能第3頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三材料力學(xué)性能的測試方法加載裝置測試裝置

2、材料試驗機(jī)動力源：液壓電動控制部分：開環(huán)控制閉環(huán)控制（負(fù)反饋）電測法光測法夾具：拉伸、壓縮、彎曲機(jī)械、液壓、氣動第4頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三材料力學(xué)性能的測試方法比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度o(MPa)fyftedabc0.2% 0.2(MPa)o第5頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三材料的力學(xué)性能指標(biāo)彈性模量泊松比屈服強(qiáng)度截面收縮率、延伸率抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度各種極限應(yīng)力指標(biāo)沖擊吸收功硬度斷裂韌性第6頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三應(yīng)力速率對材料力學(xué)性能的影響低碳鋼Ose1靜荷載2動荷載應(yīng)力速率與屈服極限的關(guān)系

3、0 20 40 60 80 100320300280260240220200ss (MPa)s (MPa/s)第7頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三總趨勢:溫度升高,E、S 、b下降； 、 增大。溫度下降,b增大； 、 減小。0 100 200 300 400 500216177137700600500400300200100100908070605040302010Ed溫度對低碳鋼力學(xué)性能的影響10-1高溫下材料的力學(xué)性能1、短時高溫下的力學(xué)性能：第8頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三20001750150012501000 750 500 250

4、 0-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 d80706050403020100溫度對鉻錳合金力學(xué)性能的影響第9頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三- P(kN)-0 5 10 15 302010 0 Dl(mm)-0 5 10 15 302010 0 P(kN) Dl(mm)溫度降低，塑性降低，強(qiáng)度極限提高純鐵中碳鋼 第10頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三溫度降低，b增大，為什么結(jié)構(gòu)會發(fā)生低溫脆斷？第11頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三2.蠕變： 在一定的高溫下，即使構(gòu)件上的應(yīng)

5、力不變，塑性變形卻隨時間而緩慢增加，直至破壞。這種現(xiàn)象稱為蠕變。注意：應(yīng)力沒增加，桿自己在變長！P經(jīng)過較長時間后P加靜載第12頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三構(gòu)件的工作段不能超過穩(wěn)定階段！ e tOABCDE不穩(wěn)定階段穩(wěn)定階段加速階段破壞階段 e0材料的蠕變曲線第13頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三交變應(yīng)力應(yīng)力不變溫度越高蠕變越快T1T2T3T4s1s2s3s4溫度不變應(yīng)力越高蠕變越快第14頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三總復(fù)習(xí)3.應(yīng)力松弛： 在一定的高溫下，構(gòu)件上的總變形不變時，彈性變形會隨時間而轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?，從而使?gòu)

6、件內(nèi)的應(yīng)力變小。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。桿也是自己變長了一段！經(jīng)過較長時間后卸載加靜載第15頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三溫度相同e2e1e3初應(yīng)變越大，松弛的初速率越大初始彈性應(yīng)變不變T1T3T2溫度越高，松弛的初速率越大第16頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三溫度降低，b增大，結(jié)構(gòu)反而還發(fā)生低溫脆斷，原因何在？ 溫度降低，b增大，但材料的沖擊韌性下降，且抗斷裂能力基本不變，所以，結(jié)構(gòu)易發(fā)生低溫脆斷。10-2沖擊吸收功第17頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三1.沖擊試驗試件交變應(yīng)力40554055101010102R 0.5

7、2R1V型切口試樣U型切口試樣試件第18頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三2.沖擊試驗交變應(yīng)力試件第19頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三 “U”型口試件的沖擊韌性：“V”型口試件的沖擊韌性： 冷脆：溫度降低，沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為冷脆。交變應(yīng)力第20頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三交變應(yīng)力第21頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三交變應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)一點處的應(yīng)力隨時間作周期性變化，這 種應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。折鐵絲PP10-3交變應(yīng)力下材料的疲勞極限第22頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三交

8、變應(yīng)力（Alternating Stress）：構(gòu)件內(nèi)一點處的應(yīng)力隨時間作周期性變化，稱為交變應(yīng)力第23頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三第24頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三1、交變應(yīng)力的類型及其應(yīng)力比平均應(yīng)力應(yīng)力幅應(yīng)力每重復(fù)變化一次的過程稱為一個應(yīng)力循環(huán)。應(yīng)力循環(huán)中最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比，稱為交變應(yīng)力的應(yīng)力比，用來表示交變應(yīng)力的變化特點。第25頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三分類（1）對稱循環(huán)交變應(yīng)力 當(dāng)max=-min，即r=-1的交變應(yīng)力稱為對稱循環(huán)交變應(yīng)力第26頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期

9、三（2）脈動循環(huán)交變應(yīng)力 當(dāng)max0、min=0（或max=0、min1)：光滑試件的疲勞極限同尺寸具有應(yīng)力集中的試件的疲勞極限第32頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三（2）構(gòu)件尺寸的影響（隨著試件橫截面尺寸的增大，疲勞極限會相應(yīng)地降低） 或( )尺寸系數(shù)(1 )：第33頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三（3）構(gòu)件表面質(zhì)量的影響（表面質(zhì)量越高，疲勞極限越高） 表面質(zhì)量系數(shù)(1 )：第34頁，共36頁，2022年，5月20日，3點34分，星期三（4）工作環(huán)境的影響在腐蝕環(huán)境中的構(gòu)件，材料的疲勞極限一般都明顯降低。當(dāng)鋼的工作溫度在300C400C以下時，溫度對疲勞極限的影響不大，超過400度以后，隨著溫度的升高疲勞極限也會下降。構(gòu)件在對稱循環(huán)時的疲勞極限應(yīng)為：第35頁