材料力学：第十六章 材料力学性能的进一步研究

材料力学第十六章材料力学性能的进一步研究第十六章材料力学性能的进一步研究§16–1概述§16–2应变速率及应力速率对材料力学性能的影响§16–3温度对材料力学性能的影响§16–4温度与时间对材料力学性能的影响·

蠕变与松弛§16–5冲击荷载下材料的力学性能·冲击韧度·转变温度材料力学性能的进一步分析§16–1概述

前面第一章中介绍了材料在高温、静载（用准静态试验）拉伸、压缩时的力学性能。实际的结构物或构件往往是在比较复杂的条件下工作的，例如，石油化工设备中有些机器的工作温度很低，而内燃机或燃气轮机的工作温度很高；汽轮机的叶片在高温下长期受很大的离心力作用；预应力钢筋混凝土中的预应力钢筋或钢丝束则在常温下长期在很高的预拉应力下工作；桥梁、吊车梁以及绝大多数的动力机械所受荷载多是随时间交替变化的；风动机械、气锤、常规武器则经常受到冲击载荷的反复作用，等等。因此在强度计算时常需考虑这些因素对材料力学性能的影响。

材料力学性能的进一步分析§16–2应变速率及应力速率对材料力学性能的影响

试验结果指出，在应变速率超过以后，材料的力学性能就显著地受到应变速率的影响。使构件的应变速率超过的荷载，习惯上称为动荷载。一、应变速率对材料力学性能的影响材料力学性能的进一步分析应力速率与屈服极限的关系020406080100320300280260240220200ss

(MPa)s

(MPa/s)·低碳钢Ose1静荷载2动荷载二、应力速率对材料力学性能的影响

在实验室内测定材料的屈服极限时，加载速率也就是试样中的应力速率。温度对材料力学性能的影响材料力学性能的进一步分析§16–3温度对材料力学性能的影响

但在260°以前随温度的升高，

b反而增大，同时

、

却减小。但象低碳钢这种在260°以前的特征，并非所有的钢材都具有。总趋势:温度升高,E、

S

、

b下降；

、

增大。0100200300400500216177137700600500400300200100100908070605040302010Ed材料力学性能的进一步分析温度对铬锰合金力学性能的影响200017501500125010007505002500-200-1000100200300400500600700800200017501500125010007505002500-200-1000100200300400500600700800d80706050403020100材料力学性能的进一步分析

P(kN)------0510153020100Dl(mm)---0510153020100

P(kN)Dl(mm)温度降低，塑性降低，强度极限提高一、蠕变：

在一定的高温下，即使构件上的应力不变，塑性变形却随时间而缓慢增加，直至破坏。这种现象称为蠕变。注意：应力没增加，杆自己在长长！材料力学性能的进一步分析§16–4温度与时间对材料力学性能的影响·

蠕变与松弛P经过较长时间后P加静载材料力学性能的进一步分析构件的工作段不能超过稳定阶段！

etOABCDE不稳定阶段稳定阶段加速阶段破坏阶段

e0材料的蠕变曲线材料力学性能的进一步分析应力不变温度越高蠕变越快T1T2T3T4s1s2s3s4温度不变应力越高蠕变越快二、应力松弛：

在一定的高温下，构件上的总变形不变时，弹性变形会随时间而转变为塑性变形，从而使构件内的应力变小。这种现象称为应力松弛。杆也是自己长了一段！材料力学性能的进一步分析经过较长时间后卸载加静载材料力学性能的进一步分析温度不变e2e1e3初应力越大，松弛的初速率越大初始弹性应变不变T1T3T2温度越高，松弛的初速率越大材料力学性能的进一步分析§16–5冲击荷载下材料的力学性能·冲击韧度·转变温度温度降低，

增大，结构反而还发生低温脆断，原因何在？

温度降低，

增大，但材料的冲击韧性下降，且抗断裂能力基本不变，所以，结构易发生低温脆断。材料力学性能的进一步分析1.冲击试验试件40554055101010102R0.52R1V型切口试样U型切口试样试件材料力学性能的进一步分析2.冲击试验试件材料力学性能的进一步分析①“U”型口试件的冲击韧性：②“V”型口试件的