材料力学性能04ppt课件

材料力学性能,哈尔滨工业大学材料学院 朱景川,思考题,（7）同一种材料的弯曲强度与拉伸强度有何关系？,（9）同种材料拉伸屈服强度与压缩屈服强度是否一致？,（8）为什么同一种材料b3b4b？,（2）应力状态的软硬与材料的软硬有何关系？,（3）扭转曲线之开始直线段斜率是切变模量吗？,（1）如何根据拉伸塑性指标判断材料是否发生颈缩？,（4）材料扭转应力状态有何特征？,（5）扭转断裂强度的本质是什么？,（10）smax和max 是否真实存在的应力？ ,（6）弯曲加载时应力状态软硬程度如何？,第一章 材料静载力学性能试验,低合金超高强度钢不同热处理状态的拉伸性能:,应力状态对塑性变形难易的影响,S1-5 其它静载力学性能试验,塑性成形工艺性,最大切应力理论：,最大正应变理论：,2.应力状态(软性)系数,应力状态系数:,(3)扭转性能指标:,(3)扭转性能指标:,规定非比例扭转强度p0.015或p0.3,上屈服强度eH和下屈服强度eL *,扭转新国标,(2)扭转应力状态,扭转应力状态特点：,1=-3=，2=0,(取 =0.25),(4)扭转试验特点及应用:,应力状态较软，适于拉伸脆性或低塑性材料； 轴向宏观塑性变形始终是均匀的，且无颈缩， 可精确测定塑性变形应力应变关系； 对材料表面缺陷敏感； 断口特征最明显， 可准确测定切断强度。,4.弯曲性能试验,(1)弯曲试验方法：GB/T 10128-1988,典型塑性材料的弯曲图,弯曲试样应力状态,典型脆性材料的弯曲应力应变曲线:,(2)弯曲试验特点及应用,试验简便，不受试样的偏斜影响，可稳定地测定脆性材料和低塑性材料的抗弯强度； 高塑性材料不能压断，仅用于弯曲成形工艺试验； 对材料表面缺陷敏感，常用于比较和判定结构件经表面强化处理后，表面渗碳层和淬火层的质量； b3b4b ?,5.压缩性能试验,(1)压缩试验方法：GB/T 7314-2005,试样：一般为圆柱，也有矩形，单向压缩,典型材料压缩曲线 1-高塑性材料；2-低塑性材料,(2)压缩应力状态,1=2=0，3=-,max=0.5(45截面),smax=,=2,理想情况 (端部无摩擦),实际情况 (端部摩擦),端部 约束变形,鼓肚,复杂应力状态,(2)压缩断裂形式,切断:,碳纤维增强镁基复合材料压缩断裂,正断:纵向裂纹，如陶瓷材料,注意:高塑性材料压扁而不破坏,(3)压缩性能指标,与拉伸试验相仿：,强度指标：pc、ec、sc、bc,塑性指标：相对压缩率ck、相对断面扩展率ck,(4)材料拉伸与压缩力学行为对比,塑性材料：,低塑性及脆性材料：,混凝土的拉伸与压缩行为,混凝土的抗压强度要比抗拉强度大10倍左右,热固性塑料：,环氧树脂的室温拉伸与压缩行为,(5)压缩试验特点及应用:,应力状态很软，适于低塑性及脆性材料； 一般不用于塑性材料； 试验时要减小端面摩擦； 一般规定h0/d0(h0/F0)为定值，以便试验结果 能相互比较。,习题1：试列表比较拉伸、扭转、弯曲、压缩试验 方法、特点及应用。,主应力的重要性质,客观性：不随参考坐标系而改变的不变量 实数性： 正交性：主坐标系中应力张量退化为对角型 极值性：max=1, min=3 最大剪应力:max=(1- 3)/2,（1）三向等拉伸：1=2=3， =0应力状态最 硬，脆断（表现脆性）；,（2）单向拉伸：1，2=3=0，应力状态较硬， =0.5,适用于塑性材料的试验。,（3）扭转：1=，2=0，3=-， =0.8,（4）单向压缩：1=2=0，3=-，=2，应力状 态较软，适用于脆性材料的试验，以揭示其塑性性能；,（5）三向不等压缩：1=-，2=-2，3=-2， 材料的硬度试验属于三向不等压缩，应力状态非常软， 适合各种材料。,小结：典型应力状态特点,思考题,（5）扭转曲线之开始直线段斜率是切变模量吗？,（9）同种材料拉伸屈服强度与压缩屈服强度是否一致？,（8）为什么同一种材料b3b4b？,（2）应力状态的软硬与材料的软硬有何关系？,（3）弯曲试验的应力状态软硬程度如何？,（1）如何根据拉伸塑性指标判断材料是否发生颈缩？,（4）同一种材料的弯曲强度与拉伸强度有何关系？,（6）扭转断裂强度的本质是什么？,（10）smax和max 是否真实存在的应力？,（7）弯曲加载时应力状态软硬程度如何？,S1-5 硬度试验,1.概述,硬度：抵抗局部压入变形或刻划破裂的能力,两种莫氏硬度顺序表,2.布氏硬度,试验原理：,压痕几何相似：,压入角相等,布氏硬度试验P/D2选配表,(1)压痕面积大，具有较高的测量精度，适于组织粗大或非均匀材料； (2)压痕较大，成品检验困难，多用于原材料检验； (3)压头材料限制，仅用于较软的材料(HB450650)； (4)压痕测量效率低。,布氏硬度特点及应用,3.洛氏硬度,试验原理：改用压痕深度反映材料硬度,洛氏硬度定义：,0.002mm残余压痕深度为一个洛氏硬度单位。,压头：120金刚石圆锥体或淬火钢球,K常数，钢球压头取130，金刚石压头取100,(1)直接读出硬度值，效率高，适于成批检验； (2)压痕较小，基本“无损”，适于成品检验； (3)压痕小，代表性差，不适于组织粗大 或非均匀材料; (4)分各种标尺，适用范围较广； (5)各种标尺的洛氏硬度值无可比性。,洛氏硬度特点及应用,4.维氏硬度,试验原理：硬度定义与布氏硬度相同， 但改用136张角金刚石四棱锥体,a. 当试验力F的单位为kgf,b. 当试验力F的单位为N,(1)压痕几何形状总是相似的，载荷可任选； (2)角锥压痕轮廓清晰，测