机械工程材料 第3版 作者 王运炎课件 第一章 金属材料的力学性能.pptVIP

2.冲击疲劳 承受小能量冲击载荷的零件，在经过千百万次冲击后发生断裂的现象。 冲击疲劳抗力是一个取决于强度和塑性、韧性的综合力学性能。 3.热疲劳 由于温度循环发生变化而产生热应力循环变化引起的疲劳。 热应力大小σ=EαΔT(E—材料的弹性模量；α—材料的线膨胀系数；ΔT—温度差) 4.接触疲劳 接触表面在接触压力的反复长期作用后，引起的材料表面因疲劳损伤而使局部区域产生小片金属剥落。 5.腐蚀疲劳 零件在腐蚀环境中承受变动载荷所产生的一种疲劳现象。 * * 第一节 强度、刚度、弹性及塑性 第二节 硬度 第三节 冲击韧性 第四节 断裂韧度 第五节 疲劳 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 第一节 强度、刚度、弹性及塑性 金属的强度、刚度、弹性及塑性一般可以通过金属材料室温拉伸试验来测定。它是按GB/T228-2002规定，把一定尺寸和形状的金属试样（如上图所示）装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可测出该金属的拉伸曲线，并由此测定该金属的强度、刚度、弹性及塑性。 图1-1 圆形拉伸试样 （一）拉伸曲线 一、拉伸曲线与应力-应变曲线 低碳钢试样在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 图1-2 低碳钢的拉伸曲线 当力不超过Fp时，拉伸曲线Op为一直线，即试样的伸长量与力成正比地增加，完全符合胡克定律，试样处于弹性变形阶段。力在Fp-Fe间，试样的伸长量与力已不再成正比关系，拉伸曲线不呈直线，但试样仍处于弹性变形阶段。 力超过Fe后，试样开始有塑性变形产生。当力达到Fs时，试样开始产生明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为“屈服”。 当力继续增加到某一最大值Fb时，试样的局部截面缩小，产生所谓“缩颈”现象。由于试样局部截面的逐渐减小，故力也逐渐降低，当达到拉伸曲线上k点时，试样随即断裂。 （二）应力-应变曲线 应力：把试样承受的力除以试样的原始横截面积A0 ，则得到试样所受的应力σ，即 应变：把试样的伸长量Δl除以试样的原始标距l0 ，则得到试样的相对伸长，即应变（或δ），即 应力-应变曲线： 以σ和ε为坐标，绘出应力-应变的关系曲线，叫做应力-应变曲线 图1-3 低碳钢的应力-应变曲线 二、刚度和弹性 在应力-应变曲线上，弹性模量就是试样在弹性变形阶段应力-应变线段的斜率，即引起单位弹性变形所需的应力。因此，它表示金属材料抵抗弹性变形的能力。工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。 （一）弹性模量 弹性模量Ε是指金属材料在弹性状态下的应力与应变的比值，即 （二）弹性极限 弹性极限σe是材料在不产生塑性变形时所能承受的最大应力值，即 式中 Fe----试样在不产生塑性变形时的最大力； σe----试样的原始横截面积。 （三）弹性比功 图1-4弹性比功的图解计算法 弹性比功αe又称弹性比能或应变能，它表示材料发生弹性形变时可吸收能量的能力，在外力去除时，又能完全释放能量而使材料恢复原状。因此，金属拉伸时的弹性比功可用图1-4应力-应变曲线下影线面积表示，其值为 三、强度 强度：指金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。由于力的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 （一）屈服强度与条件屈服强度 屈服强度σs是材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值，即 式中 Fs----试样发生屈服时的载荷，即屈服力； A0----试样的原始横截面积。 （二）抗拉强度 抗拉强度σb是材料在破断前所承受的最大应力值，即 式中 Fb----试样在破断前所承受的最大力； A0----试样的原始横截面积。 四、塑性 塑性：指金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。伸长率δ和断面收缩率ψ是表示材料塑性好坏的指标。 （一）伸长率（断后伸长率） 伸长率是指试样拉断后标距增长量与原始标距之比，即 式中 lk ----试样断裂后的标距； l0 ----试样原始标距。 （二）断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比，即 式中 AK----试样断裂处的最小横截面积； A0----试样的原始横截面积。 第二节 硬度 一、布氏硬度 图1-5 布氏硬度试验