材料性能学材料在其他静载下力学性能

1、材料性能学材料在其他静载下力学性能材料力学：任何复杂的应力状态都可用3个主应力 1、 2、 3（ 1 2 3）来表示。最大切应力理论：最大正应力理论：应力状态软性系数 越大，表示切应力分量越大，应力状态越软，材料越容易产生塑性变形；（1）三向等拉伸时， 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

2、度试验属于三向不等压缩，应力状态非常软，适合各种材料。第二节 扭转、弯曲与压缩的力学性能一、扭转及其性能指标在与轴线呈45方向上承受最大正应力，与试样轴线平行或垂直方向上承受最大切应力。弹性变形阶段，切应力、切应变沿半径方向呈线性分布。当表层产生塑性变形后，切应变的分布仍保持线性关系，切应力则呈非线性变化。扭转图：扭转试验过程中，扭矩M与扭转角之间的关系曲线扭转图。扭矩：使物体发生转动的力。1 应力：切应力：=M/W M扭矩 W抗扭截面模量（试样截面系数）规定非比例扭转应力：p= Mp/ W 表示材料对扭转塑性变形的抗力（扭转曲线上对M轴的正切值较直线部分正切值大50%时，该点的扭矩Mp）扭转

3、屈服强度：s = Ms/ WMs残余扭转切应变为0.3%时的扭矩。（相当于拉伸残余应变0.2%） 扭转强度极限：b = Mb/ WMb扭断前的最大扭矩故用b = Mb/ W计算的b（按弹性理论） 与真实情况有偏差，故称条件强度极限（脆性材料相符）Mf为试样断裂时的最大扭矩（Nm）为试样断裂时单位长度上的相对扭转角，为M- 扭转曲线上f点处的切线相对于轴夹角的正切值（Nm/rad）是在完全理想塑性条件下，第二项则代表存在弹性变形和形变强化时的修正 扭转相对残余切应变 ：a、对于塑性材料，塑性变形很大，弹性切应变可以忽略不计，因此求出总切变可看作残余切应变。b、脆性材料，低塑性材料，由于塑性变形

4、很小，弹性变形不能忽略，残余切应变：扭转试验的特点及应用 扭转的应力状态软性系数=0.8，较高，可用来测定那些在拉伸时呈现脆性的材料（f/c=0.50.8）的强度和塑性。 截面应力分布表面最大，心部最低，因此扭转试验对材料表面强化和表面缺陷的反映十分敏感，适用于表面强化材料的性能检验。二、弯曲及其性能指标2、弯曲图：载荷F（或弯矩M）与试样最大挠度fmax之间的关系曲线。对于直径为d0的圆截面试样：对于宽为b，高为h的矩形截面试样：W为试样抗弯截面系数对于脆性材料，抗弯强度bb：Mb为试样断裂时的弯矩（Nm）材料的塑性可用最大弯曲挠度fmax表示， fmax值可由百分表或挠度计直接读出。弯曲加

5、载时受拉-侧的应力状态与静拉伸基本相同，且不存在拉伸时试样偏斜对试验结果的影响，故弯曲试验常用于测量硬度很高，难以加工成拉伸试样的脆性材料的断裂强度，并能显示出塑性差别。弯曲试验时，截面上的应力分布也是应力最大，可灵敏地反映出材料的表面缺陷，因此常用来比较、评定材料表面处理层的质量。三、压缩及其性能指标1、压缩试验测定的力学性能指标规定非比例压缩应力抗压强度相对压缩率相对断面扩展率脆性材料的抗压强度及压缩塑性指标如下：随着塑性变形逐步向内迁移，各应力峰不但越来越高，应力峰的位置也逐步移向中心。因此，在有缺口存在的条件下，由于出现三向应力，使试样的屈服应力高于单向拉伸时的屈服应力（塑性变形受到约

6、束），即缺口使塑性材料得到“强化”缺口的第三效应。 注意： 应用：缺口试样静拉伸试验广泛用于高强度材料的缺口敏感性，钢和钛的氢脆，高温合金的缺口敏感性等。材料2，在曲线下降部分断裂，残余挠度f2较大，表明材料2缺口敏感性低。材料3，试样弯曲但不发生断裂，取相当于1/4Fmax处的残余挠度f3作为其挠度值， f3很大，表明材料对缺口不敏感。 qe2、分类它与材料的强度、塑性有关（综合指标）。(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计 压痕相似原理要保持在不同的实验条件下测得同一材料的布氏硬度值相同必须同时满足两个条件：一是使形成的压入角为常数，即要获得几何形状相似的

7、压痕二是保证F/D2为常数h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计 原理：一定载荷下，以压头在材料表面产生压痕的深度表示材料的硬度。 压头：a、圆锥角=120的金刚石压头，HRA、HRB、HRC。b、直径1.588mm、3.175mm的淬火钢球当载荷单位为kgf，压痕对角线长度单位为mm时：当载荷的单位为N时： 特点优点（1）由于维氏硬度测试采用了四方角锥体压头，在各种载荷作用下所测得的压痕几何相似，因此载荷大小可以任意选择，所得硬度值均相同，不受布氏硬度那种载荷和压头的规定条件的约束。（2）维氏硬度法测量范围较宽，软硬材料都可测试，而又不存在洛氏硬度法那种不同标尺的硬度无法统一的问题，并且比洛氏硬度法能更好的测定薄件或薄层的硬度，因而常用来测定表面硬化层以及仪表零件等的硬度。（3）由于维氏硬度的压痕为一轮廓清晰的正方形，其对角线易于精确测量，故精度较布氏硬度高。（4）维氏硬度试验的另一特点是当