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压缩应力应变曲线 * * 第四章 静载下其他力学性能 小结 什么是应力状态软性系数？ 硬度的测量方法 各种硬度测量方法的优缺点比较 扭转与弯曲试验的特点与应用 压缩性能的测量方法 压缩性能指标 * 第四章 静载下其他力学性能 * * 河海大学机电工程学院 第四章 静载下其他力学性能 第四章 静载下其他力学性能 * * 第三章 断裂 某高压气瓶壁厚t为18mm，内径D为380mm，经探伤发现沿气瓶体轴向有一长度为3.4mm的表面深裂纹，气瓶材料在 -40℃时的抗拉强度为843MPa， KIc为51.46MPa.m1/2。试计算在-40℃时气瓶所能承受的临界压力是多少？ （提示：为方便起见，可将表面深裂纹看做穿透裂纹） 解： 裂纹类型： 裂纹长度钢瓶高度，所以该裂纹类型可看作“无限大板穿透裂纹”。 裂纹类型与气瓶压力的关系： 此时，气瓶所能承受的临界压力是2.11MPa。 复习 断裂类型——断口特征： 宏观塑性变形；裂纹扩展途径；微观断裂机理 断口特征三要素是什么？分别具有什么特征？ 产生低应力脆断的原因是什么？ 什么是平面应变状态？什么是平面应力状态？ 应力场强度因子受哪些因素的影响？何时需要做塑性区修正？ KI与KIc有何区别？ 断裂韧性的影响因素有哪些？ * * 第四章 静载下其他力学性能 静载下其他力学性能 河海大学机电工程学院 先生不应该专教书，他的责任是教人做人 学生不应该专读书，他的责任是学习人生之道 本课的主要内容 应力状态软性系数 硬度 压缩 扭转 弯曲 * * 第四章 静载下其他力学性能 一、应力状态软性系数 应力状态 正应力?脆性、解理断裂 切应力?塑性、韧性断裂 * 第四章 静载下其他力学性能 * 应力状态： σ1、 σ2 、 σ3 最大切应力理论：τmax=(σ1 - σ3)/2 相当最大正应力理论： σmax = σ1 – ν(σ2 +σ3) 一、应力状态软性系数 应力状态软性系数 α越大? τmax越大，应力状态越软，越易于塑性变形 α越小? σmax越大，应力状态越硬，越易于脆性断裂 * 第四章 静载下其他力学性能 * 最大切应力理论：τmax=(σ1 - σ3)/2 相当最大正应力理论： σmax = σ1 – ν(σ2 +σ3) 一、应力状态软性系数 * 第四章 静载下其他力学性能 * 拉伸?”硬” 压缩?”软” 二、硬度 应力状态：三向不等压缩——非常”软” 硬度试验的意义与特点 硬度试验方法 硬度值的物理意义 材料表面不大体积内抵抗变形或者破裂的能力 硬度试验的分类 压入法 材料表面抵抗另一物体局部压入时所引起的塑性变形 刻划法 材料表面对局部切断破坏的抗力 * * 第四章 静载下其他力学性能 布氏硬度 测量原理： 表示方法： 布氏硬度 HB 符号 压头 适用范围 HBW 硬质合金 450~650 HBS 淬火钢 450 数字+硬度符号+数字/数字/数字 硬度值 球径 载荷 时间 280 HBS10/3000/30 50 HBW5/750 测面积 压力保持时间为 10~15s可不标注 * * 第四章 静载下其他力学性能 载荷F与钢球直径D 问题的引出 F、D不同，但HB相同的条件： * * 第四章 静载下其他力学性能 载荷F与钢球直径D F、D不同，但HB相同的条件： 压入角相同； F/D2为常数。 * * 第四章 静载下其他力学性能 布氏硬度试验的优点——压痕大 能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能 试验数据稳定、重复性高。 布氏硬度试验的缺点： 不宜在成品上直接检验 对硬度差异较大的材料，需要更换F、D 压痕直径测量麻烦 * * 第四章 静载下其他力学性能 * 第四章 静载下其他力学性能 * 硬度测试仪： 洛氏硬度 测量原理： 测深度 * * 第四章 静载下其他力学性能 98.07 洛氏硬度的优点——压痕小 操作简便迅速 可对工件直接测量 采用不同标尺可测量软硬、厚薄不一的试样 洛氏硬度的缺点——压痕小 代表性差、重复性差、数据分散度高 采用不同标尺可测量软硬、厚薄不一的试样 但不同标尺下测得的硬度值不能比较和换算 * * 第四章 静载下其他力学性能 维氏硬度 引出： 使软硬不同的各种材料有连续一致的硬度指标 测试原理——类似布氏硬度 载荷为kgf： 载荷为N： * * 第四章 静载下其他力学性能 维氏硬度 表示方法：数字+HV+数字/数字 测薄件、硬化层 ——载荷保证实验层厚度大于1.5d 560HV30/30 * * 第四章 静载下其他力学性能 显微维氏硬度 与维氏硬度的区别： 负荷与压痕对角线的计量单位 gf/kgf；mm/μm 对测试表面的要求——抛光 * * 第四章 静载下其他力学性能 维氏硬度的优点 对角线长度计量，精确可靠