材料力学性能04

1、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？材料与状态b（MPa）s（MPa） （%）（%）b(MPa%)30CrMnSi新工艺1205918049.62720022新工艺21736170712.43921521传统工艺1

2、13793010451136360Si2Mn新工艺1225918976.2914119新工艺21721164910.63118360传统工艺165515707.91307540SiMnCrNiMoV新工艺1239419507.22517237新工艺218921517192235494传统工艺189015878201568730CrMnSiNi2A新工艺11948177312.243.023766新工艺21644154617.442.828626传统工艺152012688.212464)(2131max最大切应力理论：最大正应变理论：)(321maxs)( 232131maxmaxs2.2.应力

3、状态应力状态( (软性软性) )系数系数)(2131max)(321maxs)( 232131maxmaxs3.3.扭转性能试验扭转性能试验：试样：圆柱或圆管(3)扭转性能指标:WT切应力：002Ldtg切应变：(3)扭转性能指标:40032/dTLG切变模量：WTpp扭转比例极限：WT3 . 03 . 0扭转屈服强度：WTbb条件抗扭强度：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 *(2)扭转应力状态1=-3=，2=0max321max)1 ()(s(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，

4、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。4.4.弯曲性能试验弯曲性能试验(1)弯曲试验方法：GB/T 10128-1988GB/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: bbbbWM抗弯强度：62bhW 矩形试样截面系数：3032dW圆棒试样截面系数：(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；b

5、3b4b ?5.5.压缩性能试验压缩性能试验(1)压缩试验方法：GB/T 7314-2005GB/T 7314-2005试样：一般为圆柱，也有矩形，单向压缩(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 E=tg O1O2f1(f)低碳钢拉伸应低碳钢拉伸应力应变曲线力应变曲线D( s

6、下下)( e) BC( s上上)A( p)E( b) g (MPa)200400 0.10.2O低碳钢压缩应低碳钢压缩应力应变曲线力应变曲线(4)材料拉伸与压缩力学行为对比塑性材料： Ob灰铸铁的灰铸铁的拉伸曲线拉伸曲线b灰铸铁的灰铸铁的压缩曲线压缩曲线= 45o剪应力引起剪应力引起断裂断裂低塑性及脆性材料：混凝土的拉伸与压缩行为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混凝土的抗压强度要比抗拉强度大1010倍左右倍左右热固性塑料：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(h

7、0/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。：不随参考坐标系而改变的：主坐标系中应力张量退化为对角型：max=1, min=3:max=(1- 3)/2（1）三向等拉伸：）三向等拉伸：1=2=3， =0应力状态最应力状态最硬，脆断（表现脆性）；硬，脆断（表现脆性）；（2）单向拉伸：）单向拉伸：1，2=3=0，应力状态较硬，应力状态较硬， =0.5,适用于塑性材料的试验。适用于塑性材料的试验。（3）扭转：）扭转：1=，2=0，3=-， =0.8（4）单向压缩：）单向压缩：1=2=0，3=-，=2，应力状，应力状态较软，适用于脆性材料的试

8、验，以揭示其塑性性能；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：）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，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。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

9、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？1.1.概述概述硬度：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2.2.布氏硬度布氏硬度试验原理：) )2/(sin11 (2)(22222DPdDDDPDhPFPHBs压痕几何相似：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3.3.洛氏硬度洛氏硬度试验原理：改用压痕深度反映材料硬度洛氏硬度定

10、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HRKe210.002hhemmK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4.4.维氏硬度维氏硬度试验原理：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kgfb. 当试验力F的单位为N222136218544FFsin(/)FHV.Add2201020204136 201891.F.Fsin(/ )FHV.Add维氏硬度试验 小负荷维氏试验试验 显微维氏硬度试验 硬度符号 试验力/N硬度符号 试验力/N硬度符号 试验力/NHV549.03HV0.21.961HV0.010.09807HV1098.07HV0.32.942HV0.0150.1471HV20196.1HV0.54.903HV0.020.1961HV30294.2HV19.807HV0.0250.2452HV50490.3HV219.61HV0.050.4903HV100980.7HV329.42HV0.10.9807注：1.维氏硬度试验可使用大于980.