第一章材料的力学行为和性能.pptVIP

小结：材料力学七大性能指标 一:弹性指标 ：1.弹性模量E 2.切变弹性模量3.比例极限 4.弹性极限σe。 二:强度性能指标：1.强度极限 2.抗拉强度σb 3.抗弯强度 4.抗压强度 5.抗剪强度 6.抗扭强度 7.屈服极限σs（或者称屈服点）8.屈服强度 σ0.2 9.持久强度 10.蠕变强度 三:硬度性能指标：1.布氏硬度HB 2.洛氏硬度 HR3. 维氏硬度HV 四:塑性指标：1:伸长率（延伸率δ） 2:断面收缩率ψ 五:韧性指标：1.冲击韧度αK 2.冲击吸收功AK 六:疲劳性能指标：1.疲劳强度（或者称疲劳极限σ-1） 七:断裂韧度性能指标 ：1.平面应变断裂韧度KIC2.条件断裂韧度KI 欢迎进入下一章的学习 加 油！ 3.维氏硬度 3.维氏硬度 表示方法： 如：640HV30/20 测量精度高、范围广，但比较麻烦，主要用于研究工作。 注： 各硬度值之间大致有以下关系： 布氏硬度值在200-600范围内， HBW≈10HRC； 布氏硬度值小于450HBS， HBW≈HV 参考书目： 1、材料力学性能，刘春廷化，学工业出版社，2009年 2、材料力学性能，时海芳，任鑫，北京大学出版社，2006年 3、GB/T 10623-2008 金属材料 力学性能试验术语，2008年 课后习题： 系统的了解各种金属材料的强度、硬度、的测试仪器及测试方法。 欢迎进入下一节的学习 谢谢大家！ 第三节 材料的动态力学性能 动载荷：指突加的、冲击性的及大小、方向随时间而变化的载荷。 静载荷：加载方式不影响材料的变形行为，加载速率较慢的载荷。 一、冲击韧性 韧性：材料在断裂前吸收变形能量的能力。 影响材料韧性的因素：材料自身、加载速率、应力状态、温度、介质等。 冲击韧性：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。 工程中采用的表征方法：带缺口的试样，使之在冲击载荷下折断，计算其吸收的能量。 第三节 材料的动态力学性能 试样冲断时所消耗的冲击吸收功A k为: A k = m g H – m g h (J) 冲击韧度ak 就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。 AK a k = (J/cm2) S0 疲劳断裂：材料在循环载荷的作用下，即使所受应力低于屈服强度也常常发生断裂，这种现象称之疲劳断裂。 危害：没有明显的塑性变形，难以检测和预防。 疲劳强度：表示材料经无数次应力循环仍不断裂的最大应力值，用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。 测试方法：旋转弯曲疲劳试验。 二、疲劳强度 二、疲劳强度 工程上规定，材料在循环应力作用下达到某一基数N而不断裂时，其最大应力就作为该材料的疲劳极限。光滑试样测得的疲劳强度用σ-1表示。 疲劳曲线：材料所承受的应力与其断裂前的应力循环次数N的关系曲线称为疲劳曲线。 钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108 如何避免疲劳断裂： 措施1：改善加载方式，加载在金属上的强度不能忽大忽小。 措施1：改善零件的结构形式，避免尖角、降低表面粗糙度等避免应力集中。 措施2：表面强化，表面淬火，表面热处理，化学热处理，喷丸，滚压，镀层等。 第四节 断裂韧性 美国在二战期间有5000艘全焊接的“自由轮”，其中有238艘完全破坏，有的甚至断成两截。 20世纪50年代，美国发射北极星导弹，其固体燃料发动机壳体采用了高强度钢D6AC,屈服强度为1400MPa，按照传统的强度设计与验收时，其各项性能指标包括强度与韧性都符合要求，设计时的工作应力远低于材料的屈服强度，但发射点火不久，就发生了爆炸。 断裂是工程构件最危险的一种失效方式，尤其是脆性断裂，它是突然发生的破坏，断裂前没有明显的征兆，这就常常引起灾难性的破坏事故。 传统力学设计 工作应力σ许用应力[σ] 即认为是安全的 [σ]=σs/n 塑性材料 [σ]=σb/n 脆性材料 经典强度理论 无法解释为什么工作应力远低于材料屈服强度时会发生所谓低应力脆断的现象 原因是：传统力学是把材料看成均匀的，没有缺陷的，没有裂纹的理想固体，但是实际 的工程材料，在制备、加工及使用过程中， 都会产生各种宏观缺陷乃至宏观裂纹。 其中n为安全系数 研究发现低应力脆断总是和材料内部含有一定尺寸的裂纹相联系 当裂纹在给定的作用应力下扩展到一临界尺寸时 就会突然破裂 传统力学或经典的强度理论解决不了带裂纹构件的断裂问题 断裂力学应运而生 一、低应力脆断 断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展断裂的能力。 机械零件的传统强度设计为σ[σ]=σ0.2/n