第二章 金属的力学性能优秀PPT.ppt

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1、第二章 金属的力学性能2022/12/3Qingdao university of science and technology1第一页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology2u 弹性变形：在卸出载荷后能完全恢复的变形。其随着外力的增加而增加；u 内力：金属发生弹性变形时，其内部各质点相互作用力所发生的变化。内力是由外力引起的，是伴随着弹性变形产生的，其作用是抵抗外力对构件的破坏。u塑性变形：在卸出载荷后不能消失而残留的那一部分变形。塑性变形总是在发生了一定量的弹性变形后才发生的。第一节第一节 弹性体的变形与

2、内力弹性体的变形与内力一、变形与内力概念一、变形与内力概念第二页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology3二、变形的度量二、变形的度量 1 1、杆的绝对伸长量：、杆的绝对伸长量：2 2、线应变：单位长度杆的伸长值，即杆的相对伸长量。、线应变：单位长度杆的伸长值，即杆的相对伸长量。三、直杆受拉（压）时的内力三、直杆受拉（压）时的内力 1 1、轴力的概念：直杆受拉（压）时产生的内力。、轴力的概念：直杆受拉（压）时产生的内力。简图APP第三页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university o

3、f science and technology4PASu 轴力的正负规定：轴力的正负规定：S 与外法线同向,为正轴力(拉力)S 0SSS与外法线反向,为负轴力(压力)S 0SS 2 2、轴力的计算、轴力的计算截面法求轴力截面法求轴力第四页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology5PAS例如：截面法求S APP截开：截开：简图APP代替：代替：平衡：平衡：第五页，本课件共有22页1、应力、应力(stress)的概念的概念四、受拉压直杆内的应力四、受拉压直杆内的应力问题提出：问题提出：PPPPu 内力大小不能衡量

4、构件强度的大小。u 强度：内力在截面分布集度应力；材料承受载荷的能力。由外力引起的内力集度集度，也就是 单位面积上的内力。第六页，本课件共有22页 工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。P AM平均应力：平均应力：全应力（总应力）：全应力（总应力）：2.应力的表示：应力的表示：第七页，本课件共有22页当内力与截面不垂直时，全应力分解为：当内力与截面不垂直时，全应力分解为：p M 垂直于截面的应力称为垂直于截面的应力称为“正应力正应力”(Normal Stress)；位于截面内的应力称为位于截面内的应力称为“剪应力剪

5、应力”(Shearing Stress)。第八页，本课件共有22页3、拉、拉(压压)杆斜截面上的应力杆斜截面上的应力 直杆受一对等值、反向、共线的轴向拉力P作用。求：斜截面k-k上的应力。PPkk解：采用截面法由平衡方程：F=P则：A：斜截面面积；F：斜截面上内力。由几何关系：代入上式，得：斜截面上全应力：PkkFa a第九页，本课件共有22页PPkk斜截面上全应力：PkkPa a分解：p=反映：通过构件上一点不同截面上应力变化情况。当=90当=0,90当=0，(横截面上存在最大正应力)当=45(45 斜截面上剪应力达到最大)a a a aa a第十页，本课件共有22页2022/12/3Qin

6、gdao university of science and technology11 第二节第二节 材料的力学性能材料的力学性能力学性能：在外力作用下材料在变形和强度方面所力学性能：在外力作用下材料在变形和强度方面所表现出的性能表现出的性能 试试件件和和实实验验条条件件常常温温、静静载载2-42-4目目 录录第十一页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology12目目 录录第十二页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology13一、拉

7、伸试验一、拉伸试验1 1、试验曲线、试验曲线低低碳碳钢钢的的拉拉伸伸目目 录录第十三页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology142 2、从拉伸试验中得到的力学性能参数、从拉伸试验中得到的力学性能参数明显的四个阶段明显的四个阶段1 1、弹性阶段、弹性阶段obob与虎克定律与虎克定律比例极限比例极限弹性极限弹性极限2 2、屈服阶段、屈服阶段bcbc（失去抵（失去抵抗变形的能力）抗变形的能力）屈服极限屈服极限3 3、强化阶段、强化阶段cece（恢复抵抗（恢复抵抗变形的能力）变形的能力）强度极限强度极限4 4、局部径

8、缩阶段、局部径缩阶段efef目目 录录第十四页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology15两个塑性指标两个塑性指标:断后伸长率断后伸长率断面收缩率断面收缩率为塑性材料为塑性材料为脆性材料为脆性材料低碳钢的低碳钢的为塑性材料为塑性材料目目 录录 泊松比（或横向变形系数）泊松比（或横向变形系数）第十五页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology163 3、中途卸载与重复拉伸中途卸载与重复拉伸u 弹性范围内卸载、再加载弹性范围内卸载、再

9、加载u 过弹性范围卸载、再加载过弹性范围卸载、再加载 即材料在卸载过程中即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系。应力和应变是线形关系。材料的屈服极限增高，材料的屈服极限增高，延伸率降低，称之为延伸率降低，称之为冷作硬冷作硬化或加工硬化化或加工硬化。目目 录录第十六页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology174 4、其它材料的拉伸曲线、其它材料的拉伸曲线 对于没有明显屈服对于没有明显屈服阶段的塑性材料，规定阶段的塑性材料，规定与试件产生与试件产生0.2%0.2%塑性应塑性应变相对应的应力值作为变相对应的应力值作

10、为材料的屈服极限，用材料的屈服极限，用p0.2p0.2来表示。来表示。目目 录录第十七页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology18 对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%0.5%。为典型的脆性材料。为典型的脆性材料。btbt拉伸强度极限（约为拉伸强度极限（约为140MPa140MPa）。它是衡量）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强

11、度指标。脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。目目 录录第十八页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology19解：变形量可能已超出了“线弹性”范围，故，不可再应用“弹性定律”。应如下计算：例题例题 铜丝直径d=2mm，长L=500mm，材料的拉伸曲线如图所示。如欲使铜丝的伸长为30mm，则大约需加多大的力P？由拉伸图知：(MPa)e e(%)第十九页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology20二、温度对材料的力学性能的影响二、温度对

12、材料的力学性能的影响低碳钢随温度的升高总的趋势：材料的弹性模量、屈服极限、低碳钢随温度的升高总的趋势：材料的弹性模量、屈服极限、强度极限均下降，而延伸率和断面收缩率增大。强度极限均下降，而延伸率和断面收缩率增大。低温对材料力学性能的影响主要表现为材料的塑性指标随低温对材料力学性能的影响主要表现为材料的塑性指标随温度降低而减小。温度降低而减小。目目 录录1 1、温度对短期静载试验所得结果的影响、温度对短期静载试验所得结果的影响2 2、高温时的蠕变与应力松弛、高温时的蠕变与应力松弛u 蠕变就是金属试件在高温下承受某一固定的应力时，试蠕变就是金属试件在高温下承受某一固定的应力时，试件会随着时间的延续

13、而不断发生缓慢增长的塑性变形。件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性变形。必须具备两个条件：一是要有高温，二是要有一定的应力，二必须具备两个条件：一是要有高温，二是要有一定的应力，二者缺一不可。者缺一不可。第二十页，本课件共有22页2022/12/3Qingdao university of science and technology21目目 录录u 应力松弛就是在总变形量保持不变，初始的弹性变形应力松弛就是在总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象。随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象。三、硬度试验三、硬度试验u 硬度是表示材料抵抗他物压入的能力。硬度是表示材料抵抗他物压入的能力。1 1、布氏硬度：用符号、布氏硬度：用符号HBSHBS表示。表示。2 2、洛、洛氏硬度：有三种，分别用氏硬度：有三种，分别用HRC、HRB和和HRA表示。表示。第二十一页，本课件共有22页第二十二页，本课件共有22页