材料力学性能(第二章).pptVIP

3、测试压力 (1)根据材料软硬程度及被测工件厚度，选用不同F/D2的比值，控制压痕直径d在0.25-0.6D。 (2)当F/D2应为常数时，不同压头直径D及载荷F测量的硬度具有可比性。 (3)压力保持时间：黑色金属为10秒，有色金属为30秒，对HB＜35的材料为60秒。 第三十页，共四十二页，2022年，8月28日 第一页，共四十二页，2022年，8月28日 §2-1 应力状态软性系数 1、加载方式对变形的影响 (1)正应力易导致裂纹扩展发生脆性断裂，切应力易导致塑性变形发生韧性断裂。 (2)不同加载方式的应力状态不同，即σmax和τmax的相对大小不同。 (3) 金属材料在一定载荷条件下产生何种断裂形式，不仅与自身强度有关，还与加载方式（应力状态）有关。 第二页，共四十二页，2022年，8月28日 2、应力状态软性系数 (α) (1)定义：最大切应力与最大正应力之比。 (2)α值越大的试验方法,τmax就越大。 如压缩等,易产生塑性变形和韧性断裂，表示应力状态越“软”，可用于测量脆性材料在静拉伸下不能测量的塑性。 (3)α值越小的试验方法，σmax就越大。如单向拉伸等,易产生断裂，表示应力状态越“硬”，可用于测量韧性材料。 第三页，共四十二页，2022年，8月28日 §2-2 压缩、弯曲和扭转 一、压缩 1、特点 (1)单向压缩的α＝2，易发生塑性变形。 (2)拉伸时的脆性材料，压缩时能产生一定的塑性，并沿与轴线呈45°角产生断裂，具有切断特征。 (3)塑性好的材料通常不采用压缩试验。 (4)由于裂纹等缺陷对压缩载荷不敏感，所以抗压强度一般要高于抗拉强度，在铸铁等脆性材料中表现得非常明显。 第四页，共四十二页，2022年，8月28日 2、压缩试验 (1)抗压强度： σbc = Pbc/A0 (2)相对压缩率：εc=(h0-hf)/h0×100% (3)相对断面扩张率： φfc=(Af-A0)/A0×100% P：载荷；A：试样截面积； h：试样高度； 下脚标：c：压缩；0：初始值；f：断裂值。 第五页，共四十二页，2022年，8月28日 第六页，共四十二页，2022年，8月28日 二、弯 曲 1、特点 内部应力与单向拉伸和压缩一样，但应力分布不均匀，表面最大，中心为零，且应力方向发生变化，力学行为与单向拉伸和压缩不同。 (1)弯曲弹性模量是拉伸和压缩弹性模量的复合结果。 (2) 弯曲时不显示拉伸和压缩时产生的屈服现象。 第七页，共四十二页，2022年，8月28日 2、用途 (1)评定铸铁、工具钢及硬质合金等脆性和低塑性材料的力学性能。 ①不受试样倾斜的影响，可以稳定地测定抗弯强度。 ②用挠度表示塑性，能明显地显示塑性差别。 第八页，共四十二页，2022年，8月28日 (2)截面内应力分布不平衡，表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷，常用于比较和鉴别渗碳和表面淬火等工件的质量和性能。 3、弯曲试验 (1)抗弯强度σbb=Mbb/W Mbb：最大弯矩；W：试样抗弯截面系数。 (2)断裂挠度fbb。 第九页，共四十二页，2022年，8月28日 三、扭 转 1、扭转试验 2、特点 (1)扭转的应力状态软性系数为0.8，易于显示塑性行为。 (2)圆柱试样扭转时没有颈缩现象，能实现大塑性变形量下的试验。 (3)可敏感反映表面缺陷及表面硬化层性能。 第十页，共四十二页，2022年，8月28日 (4)可根据试样的宏观断口特征，判断承受扭矩而断裂的工件性能。 ①正断：塑性材料的断裂面与试样轴线垂直，断口平整，有回旋状塑性变形痕迹，是切应力造成的切断。 ②切断：脆性材料的断裂面与试样轴线成45o角，呈螺旋状，是正应力造成的正断。 第十一页，共四十二页，2022年，8月28日 ③木纹状断口：断裂面顺着试样轴线形成纵向剥层或裂纹，是金属中存在较多的非金属夹杂物或偏析，并在轧制过程中沿轴向分布造成的。 第十二页，共四十二页，2022年，8月28日 第十三页，共四十二页，2022年，8月28日 3、扭转试验 (1)切变模量 G=32△TL0/π△φd04 (2)扭转屈服点 τs= Ts/W T:扭矩；W：试样抗扭截面系数。 (3)扭转强度 τb= Tb/W 第十四页，共四十二页，2022年，8月28日 § 2-3 缺口试样静载荷试验 一、缺口效应 缺口效应：由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生变化。 1、缺口顶端引起应力集中。 设一薄板的边缘开有缺口，并承受拉应力的作用。当板材处于弹性范围内，其缺口截面上的应力分布如图。 第十五页，共四十二