外文翻译-影响机械结构设计的材料失效类型

高精度折弯机的关键技术研究 1 原文 ： 影响机械结构设计的材料失效类型 F F an of of in on of in an of of of of of of to of of at to is To it is to or of or IN in be or so it to of of in is of of of in of is of of by 高精度折弯机的关键技术研究 2 of a is or of in a be in to is in a of is a or or of as 1. in of is or 2. or be 3. be of 4. be or of In of we of we of of to to to F is a in or of a is to be or to a is or is is of to is to or IF is by a or it is is if of of as or it is to to a so be to a in of 高精度折弯机的关键技术研究 3 of a) to b) c). in of in of of in a is a as a or as in a if is be as or as is is of is of E, 高精度折弯机的关键技术研究 4 b). An of by is a in to be of by of is is is (c). a in a of is of to be a is o. of of to in a in a as as as to a (is as in in of is a to of as a is by a of in 高精度折弯机的关键技术研究 5 it u, is is at f . is a of is as a of uf to be in of a or an to be of a in a a in in of is to in of or to of or or or a of is in on of is on of so a no at is an is as in in a to 高精度折弯机的关键技术研究 6 to to of An of an is of is of to by of If of an to of to by of a is or If a is by it is a is of of to If is is to If a or is in or or in of by by is of in to in of a is by a as 高精度折弯机的关键技术研究 7 is of K is a of of of is as is by of ( 9】 ; 高精度折弯机的关键技术研究 8 of is by is a or in of as as a of a of is of a in to in or in of is to is by is is of of by a to is is to is as a of in a 00 to a of of (. G. . E. 高精度折弯机的关键技术研究 9 第 1章 简介 绍 料的失效类型 计和选材 术要求 裂的经济价值 结 （ 小结 ） 目标 总结了影响机械结构设计的材料失效类型。 了解在工程设计上一般是如何处理限制材料强度和延展性因素的。 开发一个有价值的新技术，需要新的材料以及可以评估材料力学行为的新方法。 知道断裂将会造成巨大的经济损失。 绍 设计师所设计的机器、车辆和结构的性能和经济必须达到可接受的水平 ， 同时力求保证参与项目既可靠又耐用。 为了 保证性能、安全性和耐用性 ， 有必要避免过量 的 变形 即 ， 机器、车辆或结构部件的弯曲 ， 扭转 ， 或拉伸。此外 ， 由于 部件中的开裂必须完全避免，或严格限制，所以，它并不会 进展到完全断裂点。 材料的变形与断裂的研究被称为材料的力学行为。这方面的知识 为 避免这些类型在工程应用中的故障提供了基础。 主题的一方面 是通过施加力和变形来进行材料试样的力学试验。一旦对给定材料的性能进行已知的定量测试 ， 或对公布的数据进行测试 ， 其在一个特定的工程设计中正确的概率是可以被预测的。 在设计中，避免结构失效最应该 关注 的是 ，在部件中的应力必须不超过材料的强度 ， 强度则是应力所导致的变形或断裂失效。额外的复杂性或特殊的原因所引起的失效，往往需要作进一步的分析 ， 如以下 ： 1、 应力往往 呈现出多个方向 ， 即应力状态是双向或三向的。 2、真实的部件中可能包含缺陷甚至裂缝 ，所以 必须特别考虑。 高精度折弯机的关键技术研究 10 3、应力可以持续很长时间。 4、应力可能会被反复地施 加和去除，或应力的方向会反复逆转。 在剩下的章节中 ， 我们将定义并简要讨论材料失效的各种类型 ， 并会考虑材料的力学性能对工程设计 、 新技术和经济之间的影响关系。 料的失效类型 变形失效就是部件在实际尺寸或形状方面的改变 ，即 足以让其功能丧失或减弱。裂缝在某种程度上 ，就是 一个部件被分离成两个或多个块，也被称为开裂。腐蚀是由于化 学作用而导致的材料损失 ， 磨损是由于磨擦或固体表面 之间的 接触粘辊而导致的表面材料的去除。如果磨损是由于流体 (气体或液体 )所导致的，则它被称为侵蚀 ， 如果流体中包含硬颗粒，那这就更加有可能了。尽管腐蚀和磨损也很重要 ，但是 这本书中主要考虑的还是变形和断裂。 图 现了材料失效的基本类型，其可分为变形和断裂。 由于存在几个不同的因素 ， 因此对于一个给定的设计，正确地识别那些可能的原因是很重要的 ，所以 ， 可以选择适当的分析方法，来预测可能发生的失效。 有了这样的分类以后就需要记住，对各种不同类型的变形和断裂下面作 了简要的定义和描述。 图 形和断裂的基本类型 高精度折弯机的关键技术研究 11 图 （ a）是轴向加载、卸载 (b)图 显示了弹性变形， (c)图 是弹塑性变形 塑性变形 变形是按照标准来定量的，而剪切应变则是按照基础材料力学来定量的。在部件中应力的累积效应所导致的变形 有 弯曲、扭转、和拉伸。变形有时是有用的，如弹簧的变形。而过度变形 ， 特别是永久性的 ， 往往是有害的。 按加载后是否出现迅速变形可以分为弹性变形和塑性变形 ,见 图 性变形是卸载后可以立即恢复的。这是目前唯一的一种应力和应变是成比例的变形。对于轴向加载 ,比例常数就是图 1.2(b)中所定义的弹性模量 E。弹性变形所 引起的失效的一个例子，就好比是一个高大的建筑，在风中摆动，使居住者感到不舒服 ,尽管崩塌的可能性还很小。弹性变形是通过弹性和结构分析的方法来分析的。 塑性变形卸载后是不可恢复的 ,因此是永久的变形。弹性和塑性变形之间的差异，见图 1.2(c)。一旦出现塑性变形 ,则一个微小应力的增加都会引起一个很大的变形。这个过程相当容易发生进一步的变形称为屈服。对于一个给定的材料，一旦开始发生这种变形时，所对应的的应力值是非常有意义的，这个值被称之为屈服强度o。 材 料产生大的塑性变形表现了它的塑性 ,而那些没有太大塑性 变形则表现了它的脆性。许多金属具有塑性 ,如低强度钢、铜和铅 ,还有一些塑料 ,如聚乙烯。 高精度折弯机的关键技术研究 12 脆性行为常发生在玻璃、石材、丙烯酸塑料 ,和一些金属中 ,如高强度钢经常用于建病例。 (注意 ,这个词用于塑料是高分子材料的公共名称和用于确定塑性变形 ,它可以用在任何类型的材料 )。 图 伸试验表明了材料的脆性和塑性行为。对于脆性材料几乎没有塑性变形 ,但对于塑性材料有大量的塑性变形。 拉伸试验常被用来评估材料的强度和延展性 ,见图 种测试是通过缓慢拉伸棒料直至断裂。极限抗拉强度 u , 即断裂前所达到的最大应力 ,是伴随着屈服强度和断裂时的应变 f 所得到的。后者是衡量延展性的 ,通常用一个百分数表示 ,被称为比例延伸率。材料的 u 和 f 有较大的值，则是高强度的。高强度的材料用于设计中通常是比较理想的。 较大的塑性变形几乎总会导致失效。例如 ,钢架桥的坍塌或建筑物在地震中的倒塌很有可能是由于塑性变形所导致的。然而 ,有时塑性变形可能相对较小 ,但仍可导致部件的失效。例如 ,在一个旋转轴中 ,一个轻微的永久弯曲将导致不平衡旋转 ,这反过来可能会引起振动和轴承的早期失效。 翘曲变形是由于压应力所导致的板或一列不在一直线上 ,甚至会达到折叠或崩溃的程度。无论是弹性变形还是塑性变形，或是这两者的组合，都将会导致这种情况。屈曲 通常在基础材料力学和结构分析书中被考虑。 变变形 蠕变是随着时间的累积而产生的变形。根据外加应力的大小和持续的时间 ,变形可能会非常的大，以至于一个部件已经不能再执行其功能。塑料和低熔点金属在室温下就有可能蠕变 ,几乎任何材料在接近其熔点时都会蠕变。当遇到高温 高精度折弯机的关键技术研究 13 时，蠕变是一个很重要的问题 , ,如燃气轮机飞机引擎。由于蠕变变形的存在，屈曲可以随着时间的推移而发生。 图 个钨灯泡的灯丝在它自身的重力下而下垂。挠度会随时间而增大，由于蠕变，将导致相邻线圈接触 ,从而导致灯泡不亮。 涉及蠕变变形的一个应用的例子就是钨灯泡灯丝的设计。如图 1. 4所示的情况。由于灯丝本身重量所造成的蠕变变形会使得在支撑结构之间的灯丝线圈的下垂量随着时间而增加。如果变形过大 ,那么相邻匝的线圈相互接触 ,将导致短路和局部过热 ,这很快就会导致灯丝的失效。因此，要合理设计线圈的几何结构和支撑形式，以限制由灯丝自身的重量 所引起的应力，并使用蠕变比纯钨小的特殊钨合金。 静载荷和冲击荷载下的断裂。 在不随时间变化或改变缓慢的载荷作用下快速断裂 ,则称之为静态加载。如果这种断裂伴随有少量的塑性变形 ,则称为脆性断裂。玻璃和其他能够抵抗塑性变形的材料的破坏方式就是这种模式。如果载荷非常迅速地被施加 ,则称为冲击荷载 ,脆性断裂就有可能发生。 如果有裂纹或其他明显的缺陷存在 ,那么脆性断裂甚至还有可能发生在韧性钢或铝合金中 ,或其他通常能够产生大量的塑性变形的材料中。这种情况需要用专门的技术来分析被称为断裂力学 ,它是用来研究固体 中的裂缝的。在出现裂缝时 ,材料抵抗脆性断裂的能力称为断裂韧性 , ,见图 强度材料一般具 高精度折弯机的关键技术研究 14 有断裂韧性 ,反之亦然。几种高强度钢的趋向，见图 裂韧性试验 何形状和载荷的严重程度。 是材料失效时特定的值 ,称为材料的断裂韧性。 图 过热处理后断裂韧性下降 ,屈服强度提高。（改编自【诺特 79】 ;允许使用。） 高精度折弯机的关键技术研究 15 韧性断裂也可能发生。这种类型的断裂伴随有显著的塑性变形 ,有时是一个渐进的撕裂过程。断裂力学和脆性或韧性断裂在压力容器的设计和大型焊接结构(如桥梁和船舶 )中尤为重要。在应力和化学效应的组合作用下断裂可能会发生 ,这就是所谓的环境开裂。在化学工业中，这种类型的问题是一个十分突出的问题 ,但是也会广泛地发生在其它地方。例如 ,一些低强度钢在碱 (基本或高 性的化学物质如氢氧化钠中容易开裂，和高强度钢在硫化氢气体中可能会出现裂纹。应力腐蚀开裂一词常常用来描述这种情况。后面的这个术语尤其适合描述涉及腐蚀作用的材料去除 ,对所有类型的环境开裂则这并非是这种情况。 不利的环境所 引起的开裂的照片，见图 变变形可能继续进行到分离成两截的那个点。这被称为蠕变断裂，有点类似于韧性断裂 ,除了那个过程是与时间有关的。 图 于环境的侵蚀而使得不锈钢丝断裂。这些被用在一个曝露在 300度温度下的过滤器里，其被置于一个含有熔融尼龙的复杂有机环境中。开裂总是沿着材料晶粒 的边界发生的。 (照片由 w g哈雷拍摄 ;由 r . e . 。 高精度折弯机的关键技术研究 16 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）中期自查表 （中期教学检查用） 学生姓名 徐桢 学号 100007136 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 81001 指导教师 龚俊杰 职 称 副教授 设计（论文）题 目 高精度折弯机的关键技术研究 个人精力 实际投入 每天平均工作时 间 6 小时 迄今缺席天数 出勤率 % 指导教师每周指导次数 每周指导时间（小时） 未指导的周次及原因 毕业设计（论文）工作进度（完成）内容及比重 已完成主要内容（ %） 待完成主要内容（ %） 存在问题及解决方案 指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 高精度折弯机的关键技术研