材料力学2—材料性能、剪切.pptVIP

* * 材料力学 授 课 教 案 — 2 —材料性能、剪切 新疆大学机械工程学院力学教研室 王 春 耀、闵 磊 材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性称材料的力学性能，也称机械性质。 材料的机械性质通过试验测定，通常为常温静载试验。试验方法应按照国家标准进行。 §2.4 材料拉伸时的力学性能 1、试验机 材料的力学性能在材料试验机上进行测试。材料试验机的式样有很多，但大多为机械传动或液压传动。 电子拉力试验机 国家标准不仅规定了试验方法，对试件的形式也作了详细规定 当 l=10d 时的试件称为长试件，为推荐尺寸 当 l=5d 时的试件称为短试件，为材料尺寸不足时使用 2、标准试件 P P P ~ ΔL 曲线 s = P A ~ e = ΔL L 应力－应变曲线 材料在静荷拉伸时的力学性能 韧性金属材料 3. 试验结果： 脆性材料 2．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、 sb 、 d、 y ) O F Dl Fe Fp Fs Fb 线弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段 屈服点： 抗拉强度： 冷作硬化 伸长率： 断面 收缩率： 拉 伸 试 验 比例极限sp 弹性极限se 屈服极限ss 强度极限sb 弹性模量E 泊松比 m 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩断裂阶段 低碳钢拉伸时的力学性能 名义屈服极限 有些材料没有明显的屈服平台，这时无法测定屈服极限ss， 工程上使用名义屈服极限s0.2代替屈服极限ss 当材料的残余伸长达到2000微应变(me)时，对应的应力值称名义屈服极限，以s0.2表示 胡克定律 当应力不超过材料的比例极限时，应力与应变成正比 s=Ee 卸载 塑性材料的卸载过程 再加载 重新加载与冷作硬化 其它塑性金属材料 的拉伸曲线 合金钢20Cr 高碳钢T10A 螺纹钢16Mn 低碳钢A3 黄铜H62 脆性材料的拉伸性能 特点： 无屈服过程 无塑性变形 无塑性指标 分类： 塑性材料 d 5% 脆性材料 d 5% 强度指标(失效应力) 韧性材料 σo＝σS 脆性材料 σo＝σb 脆性材料 韧性金属材料 韧性指标 －延伸率 材料的机械性能指标 －断面收缩率 ? = X100% A-A1 A 断口分析及破坏机理浅析 塑性材料 脆性材料 §2.5 材料在压缩时的力学性能 试件： 金属材料－短圆柱 混凝土、石料－立方体 塑性材料的压缩 塑性材料的压缩强度与拉伸强度相当 脆性材料的压缩 脆性材料的压缩强度远大于拉伸强度 1、 高温对材料的力学性能有影响 2、 高温下工作的构件，会产生蠕变和松弛 3、蠕变：应力保持不变，应变随时间增加而增加的现象 4、松弛：应变保持不变，应力随时间增加而降低的现象 几个概念： *§2-6：温度和时间对材料力学性能的影响 一、短期静载下温度对材料力学性能的影响 二、高温、长期静载下材料的力学性能 金属材料的高温蠕变 （碳钢350oC以上） 应力集中 Stress Concentration 应力集中因数 K=?max / ?ave Stress-concentration Factor 强度设计考虑因素 应力集中的概念 应力集中因数 K 应力集中的概念 强度设计考虑因素 第 2 章 剪切与挤压实用计算 1. 剪切 的概念 （§2-8 连接件的强度计算） 第 2 章 剪切与挤压实用计算 剪切变形的特点： 1)受力特点：杆件两侧作用有大小相等，方向相反，作用线相距很近的外力。 2)变形特点：两外力作用截面发生相对错动。 2. 剪切实用计算 　　剪切实用计算中，假定受剪面上各点处与剪力相平行的剪应力相等，于是受剪面上的剪应力为平均剪应力：　　　 　　 　　　　　　　　　　　　 　Shearing stress　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 式中：FS—剪力；A —剪切面积　　　 τ—名义剪切应力 剪切强度条件可表示为： 　　　　　　　　　　　　　　　　  ?????????????　　 　　　　　　　　　　　　 2.2. 剪切强度实用算法 *