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材料导论 第二章　力学性质 2.1. 拉伸性质 典型高分子材料的 应力－应变曲线 真应力应变曲线与工程应力应变曲线对比 2.2　剪切强度与挠曲强度 弯曲强度 2.3 韧性 冲击强度 材料的脆－韧转变 2.4 疲劳强度 s－N曲线 2.5 蠕变 铁铬镍合金应力－断裂曲线 Larson-Miller参数 布氏硬度 维氏硬度 洛氏硬度 直径为136mm的轴已能满足上述要求。但如果我们对设计作进一步改进，可得到永不破坏的材料。 仍由s-N 图，疲劳极限为410MPa，则最小直径应为： De Dt 蠕变应变 (e) 时间 (t) 起始段 中间段 破坏段 断裂 蠕变曲线 102 103 104 105 应力 (MPa) 断裂时间 (h) 760?C 870?C 980?C 1040?C 1090?C 100 60 40 30 20 10 6 4 3 2 三要素： 温度、时间、应力 L.M.＝(T/1000) (A＋Blnt) 应力 (MPa) L.M.＝(T/1000) (A + Blnt) 30 32 34 36 38 40 42 200 80 40 20 10 L.M. 例2-4：设计一个铸铁链用于砖窑。链必须在600oC下受力22kN连续运转5年。 解：铸铁的Larson-Miller参数为： 链必须运转5年，即43800h。 应力 (MPa) L.M.＝(T/1000) (36 + 0.78lnt) 30 32 34 36 38 40 42 200 80 40 20 10 L.M. 所施应力不能大于20MPa。链受力为22kN，则截面积应为： 则半边链的截面积为550mm2，即直径为26.5mm。 一级：滑石 二级：石膏 三级：方解石 四级：萤石 五级：磷灰石 六级：正长石 七级：石英 八级：黄玉 九级：刚玉 十级：金刚石 2.6 硬度 莫氏硬度 　　　 F Brinell压头 d 压痕 D 材料表面 F 压头 对角线 压痕 材料表面 * * 材料性质 (a) (b) 测试拉伸性质的样品 屈服点 极限强度 断裂点 弹性区 塑性区 应力 (s) MPa 应变 (e) m/m X (b) (c) (d) 　 应力 应变 (a) A：低碳钢；B：中碳钢；C：熟石膏；D：碳化钨； E：灰铸铁（压缩）；F：灰铸铁（拉伸） A B C D E F s (MPa) e (m/m) s (MPa) e (m/m) s (MPa) 　 偏移线 0.010 0.002 sy 思考 偏屈服强度的确定 交点 ? 断裂伸长率＝ 截面积收缩率＝ 材料的延展性 工程应力： 工程应变： 真应力： 真应变： 应力 应变 真应力-应变曲线 工程应力-应变曲线 思考 例2-1 设计一铝棒以承受F=200kN (0.2MN)的力。为确保安全，棒上最大应力不能超过170MPa。棒的长度至少为3.8m，受力时弹性形变不能超过6mm。所用铝材的弹性模量为69GPa。 解：先利用工程应力的定义计算棒的最小截面积： F=200kN A0 截面积可以为任何形状,为方便加工，设计一圆棒，其直径为d: 承受200kN (0.2MN)的力。最大应力不能超过170MPa。棒的长度至少为3.8m，受力时弹性形变不能超过6mm。所用铝材的弹性模量为69GPa。 d 最大容许弹性形变为6mm，则棒的最大长度为： 材料模量为69GPa, 170MPa应力时的应变： e = s/E = 170/69,000 ? 0.0025 承受200kN (0.2MN)的力。最大应力不能超过170MPa。棒的长度至少为3.8m，受力时弹性形变不能超过6mm。所用铝材的弹性模量为69GPa d最小 = 38.8mm 规定的最小长度为3.8m。加长棒的长度，截面积必须随之变大。3.8m长的棒的最小应变为： 相当于这一应变的应力为： s = Ee = 69,000 ? 0.00158 ? 110 MPa 承受200kN (0.2MN)的力。最大应力不能超过170MPa。棒的长度至少为3.8m，受力时弹性形变不能超过6mm。所用铝材的弹性模量为69GPa d最小 = 38.8mm l0=2.4m 所以，为同时满足最大应力最小伸长两项条件，棒的截面积至少为1820mm2，即直径至少48mm。 该应力小于最大应力170MPa。则最小截面积为： 承受200kN (0.2MN)的力。最大应力不能超过170MP