工力章材料的力学性能讲稿.ppt

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1、工力章材料的力学性能第一页，讲稿共三十六页哦材料在外载作用下的和特性。弹性变形弹性变形（外力去除后变形消失）塑性变形塑性变形（外力去除后变形保留）屈服强度屈服强度断裂强度断裂强度（抗拉、抗压、抗弯强度等）断裂韧性断裂韧性10-0 10-0 绪论绪论第二页，讲稿共三十六页哦材料在外载作用下的和特性。材料在静载下的力学性能材料在静载下的力学性能材料在疲劳载荷下的力学性能材料在疲劳载荷下的力学性能材料在冲击载荷下的力学性能材料在冲击载荷下的力学性能n金属材料n陶瓷材料n高分子材料n复合材料材料的常温力学性能材料的常温力学性能材料的高温力学性能材料的高温力学性能材料的低温力学性能材料的低温力学性能第三

2、页，讲稿共三十六页哦材料力学性能的测试方法材料试验机材料试验机动力源：液压电动控制部分：开环控制闭环控制（负反馈）电测法光测法夹具：拉伸、压缩、弯曲机械、液压、气动第四页，讲稿共三十六页哦材料力学性能的测试方法比例极限屈服强度极限强度o(MPa)fyftedabc0.2%0.2(MPa)o第五页，讲稿共三十六页哦材料的力学性能指标n弹性模量n泊松比n屈服强度n截面收缩率、延伸率n抗拉强度、抗压强度、抗剪强度n各种极限应力指标n冲击吸收功n硬度n断裂韧性第六页，讲稿共三十六页哦应力速率对材料力学性能的影响应力速率对材料力学性能的影响dtd时称为动载 3低碳钢O1静荷载2动荷载应力速率与屈服极限的

3、关系0 20 40 60 80 100320300280260240220200s(MPa)(MPa/s)第七页，讲稿共三十六页哦总趋势:温度升高,E、S、b下降；、增大。温度下降,b增大；、减小。)(C)MPa()GPa(E0 100 200 300 400 500216177137700600500400300200100100908070605040302010(%),ESb温度对低碳钢力学性能的影响10-110-1高温下材料的力学性能高温下材料的力学性能1、短时高温下的力学性能：第八页，讲稿共三十六页哦20001750150012501000 750 500 250 0-200 -10

4、0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 )MPa()(Cb2.080706050403020100(%)温度对铬锰合金力学性能的影响第九页，讲稿共三十六页哦-P(kN)-0 5 10 15 302010 0C20C196C253 Dl(mm)-0 5 10 15 302010 0C20C196C253 P(kN)Dl(mm)温度降低，塑性降低，强度极限提高纯铁中碳钢 第十页，讲稿共三十六页哦温度降低，温度降低，b增大，为什么结构会发生低温脆断？增大，为什么结构会发生低温脆断？第十一页，讲稿共三十六页哦2.2.蠕变：蠕变：在一定的高温下，即使构件上的应力不变，塑性

5、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，杆自己在变长P经过较长时间后P加静载第十二页，讲稿共三十六页哦构 件 的 工 作 段 不 能 超 过 稳 定 阶 段构 件 的 工 作 段 不 能 超 过 稳 定 阶 段 tOABCDE不稳定阶段稳定阶段加速阶段破坏阶段 0材料的蠕变曲线第十三页，讲稿共三十六页哦应力不变4321TTTT温度越高蠕变越快T1T2T3T41234温度不变1234应力越高蠕变越快第十四页，讲稿共三十六页哦3.3.应力松弛：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

6、。经过较长时间后卸载加静载第十五页，讲稿共三十六页哦温度相同123213初应变越大，松弛的初速率越大初始弹性应变不变321TTTT1T3T2温度越高，松弛的初速率越大第十六页，讲稿共三十六页哦温度降低，b增大，结构反而还发生低温脆断，原因何在？温度降低，b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。10-210-2冲击吸收功冲击吸收功第十七页，讲稿共三十六页哦1.冲击试验试件4055405510101010452R 0.52R1V型切口试样U型切口试样试件第十八页，讲稿共三十六页哦2.冲击试验试件第十九页，讲稿共三十六页哦“U”型口试件的冲击韧性：AWk断口面积

7、冲击力功“V”型口试件的冲击韧性：Wk冲击力功 冷脆：温度降低，冲击韧性下降的现象称为冷脆。第二十页，讲稿共三十六页哦第二十一页，讲稿共三十六页哦交变应力交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这 种应力称为交变应力。折铁丝折铁丝PPPP10-310-3交变应力下材料的疲劳极限交变应力下材料的疲劳极限第二十二页，讲稿共三十六页哦交变应力（Alternating Stress）：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，称为交变应力第二十三页，讲稿共三十六页哦第二十四页，讲稿共三十六页哦maxminr第二十五页，讲稿共三十六页哦第二十六页，讲稿共三十六页哦第二十七页，讲稿共三十六页哦第二十八

8、页，讲稿共三十六页哦疲劳破坏的发展过程疲劳破坏的发展过程:(1).亚结构和显微结构发生变化，从而永久损伤形核。(2).产生微观裂纹。(3).微观裂纹长大并合并，形成“主导”裂纹。(4).宏观主导裂纹稳定扩展。(5).结构失稳或完全断裂。材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏。第二十九页，讲稿共三十六页哦疲劳破坏的特点疲劳破坏的特点:jx工作 ).1(2).断裂发生要经过一定的循环次数(3).破坏均呈脆断(4).“断口”分区明显。（光滑区和粗糙区）第三十页，讲稿共三十六页哦3、材料疲劳极限：循环应力只要不超过某个“最大限度”,构件就可 以经历无数次循环而不发生疲劳破坏，这个限度值称 为“疲劳

9、极限”，用r 表示 N 曲线（应力寿命曲线）：N0循环次数A条件（名义）疲劳极限 N(次数次数)ANArN0r材料疲劳极限第三十一页，讲稿共三十六页哦4、影响构件疲劳极限的主要因素（1）应力集中的影响（应力集中会显著降低构件的疲劳极限）应力集中的影响（应力集中会显著降低构件的疲劳极限）k或(k)有效应力集中系数(kr1)：k第三十二页，讲稿共三十六页哦（2）构件尺寸的影响（随着试件横截面尺寸的增大，）构件尺寸的影响（随着试件横截面尺寸的增大，疲劳极限会相应地降低）疲劳极限会相应地降低）或()尺寸系数(1)：光滑小试件的疲劳极限极限大尺寸光滑试件的疲劳第三十三页，讲稿共三十六页哦（3）构件表面质

10、量的影响（表面质量越高，疲劳极限越）构件表面质量的影响（表面质量越高，疲劳极限越高）高）表面质量系数(1)：劳极限试件表面经磨光后的疲疲劳极限在各种加工情况下试件第三十四页，讲稿共三十六页哦（4）工作环境的影响）工作环境的影响在腐蚀环境中的构件，材料的疲劳极限一般都明显降低。在腐蚀环境中的构件，材料的疲劳极限一般都明显降低。当钢的工作温度在当钢的工作温度在300C400C以下时，温度对疲劳极限的以下时，温度对疲劳极限的影响不大，超过影响不大，超过400度以后，随着温度的升高疲劳极限也度以后，随着温度的升高疲劳极限也会下降。会下降。()()1111:KK构件构件对于扭转对于弯曲和拉压第三十五页，讲稿共三十六页哦 提高构件疲劳强度的主要措施提高构件疲劳强度的主要措施(1)、减缓应力集中（会显著提高构件的疲劳极限）、减缓应力集中（会显著提高构件的疲劳极限）(2)、提高表面光洁度（表面质量越高，疲劳极、提高表面光洁度（表面质量越高，疲劳极 限越高）限越高）(3)、增强表面强度（降低表面裂纹出现概率）、增强表面强度（降低表面裂纹出现概率）第三十六页，讲稿共三十六页哦