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金属力学性能 大纲： 掌握弹性变形，塑性变形和断裂的微观本质 应力状态和环境因素（） 掌握应力状态的异同 试样几何因素，加载方式分为稳定载荷和变化载荷 常用性能指标意义 影响因素，应用范围，真正选用指标及实验方法，了解实验方法 一、材料的基本力学性能试验 （1）静载拉伸（重点） 掌握基本力学行为，应力应变状态及性能指标 描述力学行为-------应力应变关系（重点掌握低碳钢拉伸的应力应变关系图） 能够画出低碳钢拉伸的应力应变关系图，掌握比例极限、弹性极限、上屈服点、下屈服点（即屈服极限）、强度极限（即抗拉强度）的意义及表示的应力状态和在应力应变关系图中的点的位置，字母表示方法。 1在图中，达到强度极限点以前，发生的是均匀塑性变形，达到强度极限点至断裂以前发生的是集中塑性变形。 2在图中，下屈服点（即屈服极限）至强度极限（即抗拉强度）这段曲线反映了加工硬化 3应力和强度具有相同的量纲，但是 应力状态反映了外加载荷的变化，而强度为一个加载临界点，是材料的一个性能指标 （2）应变状态 掌握延伸率（塑性指标）和断面收缩率两个指标 应变的分类：正应变，切应变和工程应变（延伸率和断面收缩率） （3）反映基本力学行为 1材料从强度极限（即抗拉强度）点开始断裂至曲线最末点完全断裂，而不是从曲线的最末点开始断裂。 2从上屈服点到下屈服点之间的小段曲线为屈服平台，在屈服平台表示的拉伸过程中，材料不是没有发生加工硬化，的确发生了加工硬化，只是没有表现出来，应力靠弹性变形来维持（假设材料被均匀拉伸）。 3静缩发生的条件：最高点dp=0 在拉伸过程中，发生加工硬化使材料强度提高，同时材料被不断拉长使得横截面积减小，当两者达到平衡时即发生静缩。 (4) 比例极限、弹性极限、屈服极限的意义 在工程上，这三个点难以区分，合成规定伸长应力 规定伸长0.2%时的对应应力值为名义屈服极限，规定伸长0.01%时的对应应力值为弹性极限，规定伸长0.015%时的对应应力值为比例极限。 压缩、弯曲和扭转实验 （1）与拉伸不同，应力状态不同，掌握应力状态软性系数 (2)正应力对应材料断裂，切应力对应塑性变形。最大切应力由第三强度理论求得，最大正应力根据地而强度理论求得。 (3)应力值大，则不易发生塑性变形，材料较硬，塑性的好坏看应力状态。 (4)比较拉伸、压缩、弯曲和扭转 名称 加载方式 性能指标 应力状态 软性系数 断裂形式 应用 压缩 自己总结 自己总结 均匀 最大（2.0） 能不能区分正断和切断的问题（自己总结一下） 扭转 长度方向均匀，横截面上不均匀 最小（0.8） 容易区分正断和切断，与拉伸相比，不发生界面收缩，便于测定应力应变关系 弯曲 不均匀 介于以上两者之间 陶瓷（队表面缺陷敏感） 拉伸 杯锥状断口，不能区分正断和切断 塑性较好的材料 3硬度试验 硬度的技术指标为非基本力学性能指标，物理意义不明确 实验方法 压头 载荷 压痕 硬度值表示方法 特点 应用 布氏硬度 钢球或硬质合金球 大（10mm）钢球作用3000kg载荷 大，不在加工好的材料表面上打硬度 自己总结 自己总结 调质钢、淬火钢 洛氏硬度 金刚石圆锥或钢球 小 小，可以在加工好的材料表面上直接打硬度 1用压痕深度表示，硬度值与洛氏无关2规定不同标尺，可比性差 维氏硬度 金刚石四棱锥 可任选 正方形压痕 1量对角线，在地硬度范围内与布氏值向近2应用广泛 二、材料变形行为及抗力 1弹性变形及弹性系数 弹性变形的特点：线性(应力应变关系)、单值（应力随应变变化）、可逆（变化后可以恢复原状态） 物理本质：原子恢复到平衡位置的能力，与原子结合能有关 弹性常数： 本质：反映原子结合能的大小。 宏观表现：工程意义1 胡可定律测定：应力应变曲线直线段的斜率 2为各向同性（多晶材料） 弹性模量：本质：各向异性（不同晶向） 原子密排方向弹性模量值较大 工程意义：1反映刚度大小，刚度大则弹性变形小，刚度=EF 设计构件：应力低于屈服极限 2 弹性比功：反映储存机械能大小，会计算以及几何意义 2熟悉塑性变形的行为及微观机制（重点） 塑性变形的特征（与弹性变形相比）：不可逆（永久）、变形量大，满足屈服条件,大于临界值、为非线性变形（应力应变关系） *工程意义（重点） （1）保证安全性 1加工硬化，承载能力提高（愈强则强） 2发生塑性变形，使应力松弛，使裂纹扩展的能量消耗 （2）压力加工成型的基础 1 塑性变形（均匀变形） 加工硬化（均匀变形） (3)