




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、1 金属力学性能 第1章 金属拉伸性能 2 本章内容 1. 金属力学性能基本概念 2. 单向拉伸试验特点 3. 拉伸曲线 4. 拉伸力学性能指标 5. 几个基本概念 3 力学性能 强度成形性刚度韧性耐久性 拉伸 屈服 压缩 弯曲 剪切 蠕变 延伸率 断面收缩率 弯曲曲率 模量 弯曲模量 冲击强度 缺口敏感性 磨损阻力 疲劳强度 金属的服役性能与力学性能相关 拉伸测试 冲击试验 硬度试验 1. 金属力学性能基本概念 4 1.金属力学性能基本概念:应力及应力类型 力 变形方式 应力类型 单向应力 剪切应力 扭转力矩 弯曲力矩 拉伸伸长 压缩压缩 剪切剪切 扭转扭转 弯曲弯曲 工程构件可能受到的应力
2、类型有:拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲 等 5 2. 单向拉伸试验特点 应力状态:单向拉应力,应力状态简单,最常用的力学性能试验方法 拉伸试验反映的信息:弹性变形、塑性变形和断裂(三种基本力学行为), 能综合评定力学性能。 通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重要的力 学性能指标,它是材料的基本力学性能。 a.在工程应用中,拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。 b.提供预测材料的其它力学性能的参量,如抗疲劳、断裂性能。 c.研究新材料,或合理使用现有材料和改善其力学性能时,都要测定材料的拉伸 性能。 注意:拉伸试验的应力状态、加载速率、温度、试样等都有严格规定(方法:
3、GB/T228-2002;试样:GB/T6397-1986)。 6 2. 单向拉伸试验特点 可移动横梁 试样 载荷与 位移读 数 载荷和运 动控制 试验条件和 样品要符合 标准 工程应力: engstress = P/A0 A0 原始截面积 真应力: truestress = P/A A = 实时截面积 7 2.单向拉伸试验特点:应力 AB F A s = F/A (单位: N/m2 or Pascal (Pa) 8 2.单向拉伸试验特点:应变 应变用来描述塑性变形和弹性变形程度 单位长度上的变化量: e = DL / L0 无单位 (m/m, mm/mm) 9 2.单向拉伸试验特点:应力与应
4、变举例 图中丝的截面积为1 mm2, 长度为 100 mm . 在丝的下方悬挂10 Kg物体,丝的长度变成 了 100.5 mm. 计算:丝中的应力;丝的应变量 10Kg 10 应力:9.810/1 (N/ mm2)98106 Pa 98MPa 应变:(100.5-100)/100=0.0050.5% 11 3. 拉伸曲线 12 典型的拉伸曲线 s ss= s0.2 s s ss sb e e e ee e 13 弹性变形阶段 14 屈服点 15 屈服发生后的卸载 16 均匀塑性变形阶段 17 颈缩阶段 18 3. 拉伸曲线:弹性变形 原子间的距离发生伸长和 缩短,但原子间的结合键 并没有发生
5、破坏 卸载后变形迅速恢复 19 3. 拉伸曲线:塑性变形 相邻原子改变,改变后又 会迅速产生新的平衡 卸载后产生不可恢复的永 久变形 20 塑性变形一定导致断裂吗? 一些材料可以承受一定的塑性变形而不破坏 wire 21 基本设计准则 施加的应力必须小于材料的强度 强度就是材料变形和断裂的临界应力 22 大多数的工程材料都可以看作弹性体,因 此弹性模量具有普遍性 弹性系数和弹性模量的区别 4. 拉伸力学性能指标(1)弹性模量E F= kx 23 弹性模量E: 单纯弹性变形过 程中应力与应变 的比值。 eEs 24 stress strain A B 应力 应变 A= 刚度大 B=刚度小 刚度与
6、弹性模量的区别 25 材料的弹性模 量具有组织不 敏感性! 26 悬臂梁挠度与弹性模量 聚苯乙烯 铝 钢 27 (2)比例极限 定义:满足线性关 系的所能达到的最 大应力。 tg1.5tg 偏离50 此时,p50 如果偏离25或10, 记做 p25,p10 也可以:P/A0 意义:强调正比例 关系,是弹性零件 必须满足的性能指 标。如弹簧秤 p50 28 (3)弹性极限 定义:发生弹性变形, 而不发生塑性变形的最 大应力。 规定一个小的塑性变形 量对应的应力值作为弹 性极限,如0.005%, 0.01%, 0.05%. 此时弹性 极限分别记做:0.005, 0.01, 0.05 也可以:P/A
7、0 意义:强调不发生塑性 变形;(比例极限强调 符合正比例关系)。 一般的弹性件,如紧固 螺栓 29 对于拉伸曲线上有明 显的屈服平台的材料, 塑性变形硬化不连续, 屈服平台所对应的应 力即为屈服强度,记 为ss ss = Ps / A0 对于拉伸曲线上没有 屈服平台的材料,塑 性变形硬化过程是连 续的,此时将屈服强 度定义为产生0.2% 残 余伸长时的应力,记 为0.2 ss = 0.2 = P0.2 / A0 (4)屈服强度 30 31 32 小塑性变 形抗力指 标 33 抗拉强度sb: 定义为试件断裂 前所能承受的最 大工程应力,以 前称为强度极限。 取拉伸图上的最 大载荷,即对应 于b
8、点的载荷除以 试件的原始截面 积,即得抗拉强 度之值,记为b b = PmaxA0 (5)抗拉强度 34 拉伸断裂时的真应 力称为真实断裂强 度,记为f 。试验 时测出断裂点的截 荷Pf,试件的最小 截面积Af,则断裂 时的平均真应力, 即平均断裂强度值, f表示如下 f = Pf / Af 通常在拉伸试验中, 不测定断裂强度。 在这种情况下,可 以根据下列经验公 式估算断裂强度 f =b(1+k) (6)真实断裂强度 35 大塑性变形 抗拉指标 36 条件断面收缩率: 断面收缩率是评定材料塑性的主要指标。 %100 0 0 A AA K (7)条件断面收缩率 37 条件延伸率: 材料的塑性常
9、用延伸率表示。测定方法如下:拉伸试 验前测定试件的标距L0,拉伸断裂后测得标距为Lk,然 而按下式算出延伸率 %100 0 0 L LLK (8)条件延伸率 38 极限延伸率 极限延伸率等于试样断裂后的总条件延伸 率, K LK /L0100 其中LK LE LN 试验总结得出: LEL0,其中是常数 LN A0,其中 是常数,A0是试样的 原始截面积 因此: K LK /L0100( L0 A0) /L0100 A0/L0 极限延伸率与试样尺寸A0和L0的比值有关。如果是细长试样,A0/F0比值小, 试样极限延伸率小;反之则大。 为此国家标准对拉伸试样样品尺寸作出规定。两种: 10倍试样:
10、L010A0,延伸率记为10; 5倍试样: L05A0,延伸率记为5 39 依据体积不变原理,纵向伸长, 那么横向必然收缩 n = - 横向应变 = - ey 范围: 0 到 0.5 大多数工程材料 0.3 Al = 0.33, Zr = 0.31, Pb = 0.42, Nylon = 0.4, 硬塑料= 0.43, 反泊松比材料 5. 几个基本概念:泊松比 40 体模量(压缩弹性模量): 0.5的情况 大于0.5的情况 小于0.5的情况 41 脆性与韧性 断裂前不发生明显塑性变形脆 性 玻璃、陶瓷、硬塑料 高强度钢 断裂前发生明显塑性变形韧性 低强度钢、铜、铝、铅 42 Brittle f
11、ractureDuctile fracture ”脆性断裂”所需的能量:分开原子新表面的表 面能 ”韧性断裂”所需的能量:分开原子新表面的表 面能+塑性变形消耗的能量(远大于前两者之和) 脆性断裂 韧性断裂 43 应变 应变 应力 应力 塑性材料 脆性材料 玻璃、陶瓷 下面两种材料强度相近,谁的韧性大? 44 弹性能 x 弹性能 45 思考 那种材料弹性模量最大? (A) 哪种材料脆性最大?(C) 那种材料塑性最好?(A) 那种材料韧性最好? (A) 比较强度: 屈服强度 抗拉强度 断裂强度 应变 应力 46 思考题 1)有颈缩材料的拉伸应力应变曲线分为几个变形阶段? 2)叙述金属拉伸力学性能指标的物理意义和测量方法。 3)推导极限延伸率计算公式。说明5倍拉伸试样和10 倍拉伸试样测量得到的极限延伸率差别的原因? 4)一个直径为2.5mm,长度200mm的杆,在载荷 2000N作用下,直径缩小为2.2mm,计算:a)杆的 最终长度(体积不变原理);b)该载荷作用的真应 力与真应变;c)该载荷作用下的条件应力与条件应 变。 47 思考题 1)美国哥伦比亚号航天飞机解体,从材料上看原因
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 补偿合同(标准版)
- 西藏自治区财政厅直属事业单位招聘考试真题2025
- 临沧市乡村产业发展集团有限公司招聘考试真题2024
- 2025年度勘察设计注册环保工程师资格考试水污染防治复习题及答案
- 综合解析人教版八年级物理上册第5章透镜及其应用重点解析试卷(含答案详解)
- 2025年万科物业客服试题及答案
- 2025年道路运输企业主要负责人和安全生产管理人员考试(主要负责人)自测试题及答案
- 考点解析人教版八年级上册物理物态变化《熔化和凝固》章节练习试卷(详解版)
- 湖南省益阳市注册环保工程师考试(大气污染防治专业案例)全真模拟题库及答案(2025年)
- 2025年互联网营销师(直播销售员)四级理论考核试题及答案
- 《HSK六级辅导》课件
- 2024届绵阳市2021级高三一诊(第一次诊断性考试)文科综合试卷(含答案)
- 热处理工艺卡片
- 列宁:《唯物主义和经验批判主义》(对一种反动哲学的批判)(节选)
- 脉管系统理论知识考核试题及答案
- 运筹学02375计算题经典题型全攻略
- 移动公司县级分公司总经理竞职演讲稿
- 投标评标项目经理答辩题库题
- JJG 564-2019重力式自动装料衡器
- GB/T 4889-2008数据的统计处理和解释正态分布均值和方差的估计与检验
- GB/T 15317-2009燃煤工业锅炉节能监测
评论
0/150
提交评论