第2章 金属在其它静载荷下的力学性能概要课件.ppt

《第2章 金属在其它静载荷下的力学性能概要课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章金属在其它静载荷下的力学性能引言2.0应力状态软性系数2.1压缩2.2弯曲2.3扭转2.4缺口试样静载荷试验2.5硬度2.612.0引言其它静载荷原因其它静载荷主要指：压缩、弯曲、扭转、硬度和带缺口试样力学性能。原因零部件在使用过程中将承受不同类型的外应力；零件内部存在不同的应力状态。22.1应力状态系数材料的塑性或脆性并非绝对，为了表示外应力状态对材料塑性变形的影响，特引入应力状态系数α的概念，以方便选择检测方法。例如：铸铁压→韧，拉→脆3单元六面体上的应力分量4最大切应力引起塑性变形和导致韧性断裂；最大正应力一般是导致脆性断裂。α值越大，最大切应力分量越大，

2、表示应力状态越软，金属越易先产生塑性变形，然后韧性断裂。反之，α值越小，表示应力状态越硬。则金属越易产生脆性断裂。把α值较大的称做软的应力状态，α值较小的称做硬的应力状态。5单向静拉伸的应力状态最硬，一般适用于塑性变形抗力与切断强度较低的塑性材料试验。弯曲、扭转等应力状态较软，适用于对于正断强度较低的脆性材料。对于塑性较好的金属材料，则常采用三向不等拉伸的加载方法，使之在更硬的应力状态下显示其脆性倾向。6佛里德曼(Фридман)力学状态图72.2压缩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。一、压缩试验的特点压缩试验就是对试样施加轴向压力，在其变形和

3、断裂过程中测定材料的强度和塑性。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，以显示其在静拉伸、扭转和弯曲试验时所不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。89二、压缩试验可测定的主要压缩性能指标：1、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。2、抗压强度单位试样被压至破坏过程中的最大应力。3、相对压缩率εc=(h0－hk)/h0×100％4、相对断面扩展率φc=(Ak－A0)/A0×100％常用的压缩试件为圆柱体。为了防止试验时试样纵向失稳，对于脆

4、性或低塑性材料其试件的高度和直径之比h0／d0最好是2.5－3.5。10112.3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。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。因此弯曲试验方法常用于测定铸铁、铸造合金、工具钢及硬质合金等脆性与低塑性材料的强度和显示塑性的差别。12弯曲试样

5、表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。因此，常用来比较和鉴别渗碳层和表面淬火层等表面热处理机件的质量和性能。应力状态(1)正应力上表面为压应力，下表面为拉应力；(2)表面应力最大，中心的为零；(3)力点处的作用力最大；(4)对试样的要求比拉伸时的宽松。13二、弯曲实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。141516挠度：试样断裂之前被压下的最大距离。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

6、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。172.4扭转一、扭转试验的特点(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，能实现大塑性变形量下的试验。(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。18在与试样轴线呈45°的两个斜面上

7、承受最大正应力，在与试样轴线平行和垂直的平面上承受最大切应力。两者的比值近于1。2、应力状态19扭转试验采用圆柱形(实心或空心)试件,在扭转试验机上进行。标距长度L0分别为50mm或100mm，直径d0＝10mm。二、扭转试验2021切变模量扭转比例极限τp式中Tp为扭转曲线开始偏离直线时的扭矩。扭转屈服点τs抗扭强度式中Tb为试件断裂前的最大扭矩。扭转试验可测定以下主要性能指标：22然而，扭转试验的特点和优点在某些情况下也会变为缺点。例如，由于扭转试件中表面切应力大，越往心部切应力越小，当表层发生塑性变形时，心部仍处于弹性状态。因此，很难精确地测定