武理工材料力学性能教案第2章 金属在其他静载荷下的力学性能

α=136o的金刚石四棱锥体取α=136o与布氏硬度的计算方法相同。

维氏硬度可分为宏观和显微观两种：

宏观：F=49.03~980.7N六级大载荷

F=1.961~<49.03N七级小载荷

显微F=98.07×10-3~<1.961N五级

通过测量对角线长度d计算出HV。4）努氏硬度（也属显微硬度）采用四棱锥，对面角分别为172o30‘和130o。力F除以压痕投影面积之商。

它比四等角锥测量值精确。

∵试样的表面不一定是很平整，而且组织不均匀，尤其是回旋体的表面。5）肖氏硬度是一种动载荷试验法。

将一定重量的带有金刚石圆头或钢球的重锤，从一定的高度落于金属试样表面，根据重锤回跳的高度来表征金属硬度值的大小。∴也称为回跳硬度。

原理：重锺从一定高度落下，使材料产生弹性变形和塑性变形。塑性变形功被试样吸收；弹性变形功使重锤回跳一定的高度。

材料的屈服强度越高，弹性变形功越大，则金属越硬。

优缺点：方便；可在现场测大型工件的硬度。

在弹性模量相同时才可进行比较。精度和准确度较差。§2-6带缺口试样静载荷试验一、问题的提出

材料内部存在裂纹，或体积较大的缺陷。

零件上有螺纹、键槽、油孔、退刀槽，焊缝等沟槽。

缺口产生应力集中引起三向拉应力状态，使材料脆化；由应力集中产生应变集中；使缺口附近的应变速率增高。∴标准方式的测试结果，已不能满足实际需要。二、缺口效应1、理论应力集中系数

Kt=σmax/σ

Kt值与材料性质无关，只取决于缺口的几何形状。2、拉伸时，缺口试样上的应力分布

（1）弹性状态下

侧面带有缺口的薄板和厚板受拉伸时的应力分布：(a)薄板缺口下的弹性应力(平面应力)(b)厚板缺口下的弹性应力(平面应变)(c)平面应变时的应力分布(d)平面应变时局部屈服后的应力分布（2）塑性状态下塑性较好的材料，若根部产生塑性变形，应力将重新分布，并随载荷的增大，塑性区逐渐扩大，直至整个截面。

应力最大处则转移到离缺口根部ry距离处。σy，σx，σz均为最大值。

随塑性变形逐步向试样内部转移，各应力峰值越来越大。试样中心区的σy最大。

∴出现“缺口强化”（三向拉应力约束了塑性变形）塑性降低，影响材料的安全使用。三、缺口试样静拉伸试验1、方法

缺口试样，轴向拉伸和偏斜拉伸两种。通常用缺口强度比NSR(NotchStrengthRatio)作为衡量静拉伸下缺口敏感度指标：

NSR=σbn/σb

NSR属安全力学性能指标。NSR越大缺口敏感度越小，对于脆性材料如铸铁，高碳钢，其NSR<1，说明这些材料对缺口很敏感。利用缺口拉伸试验还能查明光滑拉伸试样不能显示的力学行为。

偏斜拉伸，α=4o和8o试样承受拉伸和弯曲。2）断口

由于缺口的存在，裂纹源一般在缺口处，然后向内部扩展，一般不存在剪切唇。偏斜拉伸试样

初始阶段可能呈纤维状；第二阶段则可能呈放射状；当初始阶段与第二阶段相交截时，便形成最终断裂区。四、缺口试样静弯曲试验缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度由于缺口和弯曲所引起的应力不均匀性叠加，使试样缺口弯曲的应力应变分布的不均匀性更大。但应力应变的多向性则减少。静弯曲曲线曲线下所包围的面积，表示试样从变形到断裂的总功。总功由三部分组成：

(1)只发生弹性变形的弹性功Ｉ;

(2)发生塑性变形的变形功以面积Ⅱ表示；

(3)在达到最大载荷Pmax时试样即出现裂纹。如果裂纹到截荷P点时开始迅速扩展，直至试样完全破断。这一部分功以面积Ⅲ表示，叫