材料力学性能 第二章 金属在其它静载荷下的力学性能.pptVIP

安徽工业大学 材料科学与工程学院 材料力学性能 第二章 金属在其它静载荷下的力学性能 第一节 应力状态软性系数 静载荷试验方法不同，应力状态软性系数也不同 第二节 压缩 一、压缩试验的特点 (1) 单向压缩试验的应力状态软性系数α=2，比拉伸、扭转、弯曲的应力状态都软，所以主要用于拉伸时呈脆性的金属材料力学性能的测定。 (2) 拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。 对于接触面处承受多向压缩应力的机件，如滚动轴承、套圈与滚动体，常采用多向压缩实验。 二、压缩试验 可测定的主要压缩性能指标： 一、规定非比例压缩应力σpc 试样标距段内的非比例压缩变形达到规定的原始标距百分比时的应力 二、抗压强度 单位试样被压至破坏过程中的最大应力σbc 第三节 弯曲 一、弯曲试验的特点 金属杆状试样承受弯矩作用后，其内部应力主要为正应力，与单向拉伸和压缩时产生的应力雷同 但由于杆件截面上的应力分布不均匀，表面最大，中心为零，且应力方向发生变化 所以金属在弯曲加载下的力学行为与单纯拉应力或压应力作用下的力学行为不完全相同，有它自身的特点。 特点： (1) 弯曲试验的试样形状简单、操作方便，不存在拉伸试验时的试样偏斜对结果的影响，可用弯曲的挠度显示材料的塑性。 (2) 弯曲试验时，样品表面应力最大，可灵敏的反映材料表面的缺陷。 二、弯曲试验 将圆柱形或矩形试样放置于一定跨距Ls的支座上，进行三点弯曲或四点弯曲加载，通过记录弯曲力F和试样挠度f之间的关系曲线，就可确定金属在弯曲力下的力学性能。 弯曲试验所测的主要性能指标 弯曲试验主要测定脆性或低塑性材料的抗弯强度。 试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲力，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力，称为抗弯强度。 弯曲试验还可测定弯曲弹性模量、断裂挠度fbb和断裂能量U等力学性能指标。 第四节 扭转 一、扭转试验的特点 当圆柱试样承受扭矩T进行扭转时，试样表面的应力状态如图2-6a所示，在与试样轴线呈45°的两个斜截面上作用最大与最小正应力σ1及σ3，在与试样轴线平行和垂直的截面上作用最大切应力，两种应力的比值接近1。 在弹性变形阶段，试样横截面上的切应力和切应变沿半径方向的分布是线性的（图2-6b）。 当表层产生塑性变形后，切应变的分布仍保持线性关系，但切应力则因塑性变形而有所降低，呈非线性分布（图2-6c） 。 根据扭转试验时试样所受的应力状态与应力分布，扭转试验具有如下 特点： (1) 应力状态软性系数α=0.8，比拉伸时的α大，易于显示金属的塑性行为。 (2) 圆柱形试样扭转时，整个长度上塑性变形是均匀的，没有缩颈现象。 (3) 能较敏感的反映出金属表面缺陷及表面硬化层的性能。 (4) 扭转试验时的最大正应力与最大切应力在数值上大体相等，而生产上所用大部分金属材料的正断抗力大于切断抗力，所以扭转试验是测定这些材料切断抗力最可靠的方法。 二、扭转试验 可测定的主要性能指标： (1) 切变模量G (2) 屈服点 (3) 抗扭强度 主要用途：本系列试验机主要用于水泥、混凝土试样及构件等建材产品的抗压、抗弯强度试验， 也可用于橡胶垫的压缩性能试验和金属顶锻试验。 显示方式有度盘式（YE系列）及数显式（YES系列）， YES系列试验机采用传感器测力，数字显示试验力及峰值，手动控制试验进程，既具有手动试验机的可靠性，又备有RS232C接口，可扩展为具有微机数据采集、处理功能，具有网络数据库管理与操作的新一代微机屏显式压力试验机。 主要用途： 用于金属材料和塑料、混凝土、水泥等非金属材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切试验。 增加简单附件，可完成胶带、链条、钢丝绳、电焊条及构件的力学性能试验。 主要用途： 广泛应用在冶金、机械、建工建材、汽车、造船等行业和大专院校、质量检测等部门，用于金属、塑料、橡胶、弹簧、各种绳带等材料及制品的机械性能测试研究。 第五节 缺口试样静载荷试验 一、缺口效应 前面介绍的拉伸、压缩、弯曲、扭转等静载荷试验方法，都是采用横截面均匀的光滑试样，实际生产的机件，截面上往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、螺纹及焊缝等，这种截面变化的部位可称为“缺口”。 由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将会发生变化，产生所谓的“缺口效应”，从而影响金属材料的力学性能。 （一）缺口试样在弹性状态下的应力分布 假设一个薄板的边缘开有缺口，并承受拉应力σ的作用， 当板材处于弹性范围内时，其缺口截面上的应力分布如右图所示。 从图可看出，缺口截面上的应力分布不均匀，轴向应力σy在缺口根部最大，随着距离的增加，σy不断下降，所以在缺口根部产生了应力集中的现象。 缺口的第一个效应是引起应力集中，并改变了缺口前方的应力状态，使缺口试样或机件中所受的应力，由原来的单向应力状态改变为两向