材料力學(xué)性能教學(xué)課件ppt材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能-文庫(kù)吧
2025-03-07 04:16 本頁(yè)面
【正文】 于載荷軸線的正斷 ，塑性變形量幾乎為零；而在壓縮時(shí)除能產(chǎn)生一定的塑性變形外 ， 常沿與軸線呈 45176。 方向產(chǎn)生斷裂 ， 具有 切斷特征 。 壓縮試驗(yàn) 的特點(diǎn) 18 ?對(duì)于接觸面處承受多向壓縮應(yīng)力的機(jī)件，如滾動(dòng)軸承、套圈與滾動(dòng)體，常采用多向壓縮實(shí)驗(yàn)。 壓縮試驗(yàn) 的特點(diǎn) 19 ? 彎曲試驗(yàn)方法 ?金屬桿狀試樣承受彎矩作用后，其內(nèi)部 應(yīng) 力主要為正應(yīng)力，與單向拉伸和壓縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力類同。 但由于桿件截面上的應(yīng)力分布不均勻，表面最大，中心為零，且應(yīng)力方向發(fā)生變化， 因此，金屬在彎曲加裁下所表現(xiàn)的力學(xué)行為與單純拉應(yīng)力或壓應(yīng)力作用下時(shí)不完全相同。 ?例如， 很多材料的拉伸彈性模量與壓縮彈性模量不同，而彎曲彈性模量卻是兩者的復(fù)合結(jié)果 。又如，在拉伸或壓縮載荷下產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的金屬，在彎曲載荷下顯示不出來(lái)。因此，對(duì)于承受彎曲載荷的機(jī)件如軸、板狀彈簧等，常用彎曲試驗(yàn)測(cè)定其力學(xué)性能，以作為設(shè)計(jì)或選材的依據(jù)。 第三節(jié) 彎曲 20 ? 彎曲試驗(yàn) 時(shí)，將 圓柱形 或矩形試樣放置 在一定跨 距 Ls的支座上，進(jìn)行 三點(diǎn) 彎曲或 四點(diǎn) 彎曲加載 ，通過記錄彎曲 力 F和 試樣 撓度 f之間的 關(guān)系 曲線，確定 金屬在彎曲力作用下的力學(xué)性能。 彎曲試驗(yàn)方法 21 加載方式： 三點(diǎn)彎曲加載、四點(diǎn)彎曲加載。 （ 1）四點(diǎn)彎曲： （二等值載荷）兩加載點(diǎn)之間試件受到等彎矩的作用，試件通常在該長(zhǎng)度內(nèi)具有組織缺陷處發(fā)生斷裂，能較好地反映材料的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較準(zhǔn)確。但必須注意加載的均衡。 （ 2）三點(diǎn)彎曲加載： 試件在最大彎矩附近處斷裂，方法簡(jiǎn)單，故常用。 彎曲試驗(yàn)方法 22 彎曲試驗(yàn)方法 彎曲圖： 試驗(yàn)時(shí)，在試件跨距的中心測(cè)定撓度，繪制載荷F（或彎矩 M）與試樣最大撓度 fmax之間的關(guān)系曲線。 ?材料的塑性： 用最大彎曲撓度f(wàn)max表示。 ?fmax值可由百分表或撓度計(jì)直接讀出；即材料的變形性能由最大撓度 fmax表征。 ?高塑性材料，彎曲實(shí)驗(yàn)不能使試件發(fā)生斷裂，曲線最后部分可延伸很長(zhǎng)，難于測(cè)定塑性材料強(qiáng)度，故不采用彎曲實(shí)驗(yàn)。對(duì)這些材料應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)。 23 彎曲試驗(yàn)方法 24 彎曲試驗(yàn)方法 25 彎曲試驗(yàn)方法 26 彎曲試驗(yàn)方法 ?脆性材料的抗彎強(qiáng)度 σbb σbb=Mb / W ? Mb為試件斷裂時(shí)的彎矩 。 ?根據(jù)彎曲圖上的最大載荷 Fb,按下式計(jì)算： ?三點(diǎn)彎曲試件 : Mb=FbLs／ 4. ?四點(diǎn)彎曲試件 : Mb=Fbl／ 2 ? W為試樣抗彎截面系數(shù)。 ?直徑為 d0的圓柱試樣： W= (m3)。 ?寬度為 b，高度為 h的矩形試樣： W＝ (m3)。 27 ?（ 1）彎曲試驗(yàn)的試樣形狀簡(jiǎn)單、操作方便，不存在拉伸試驗(yàn)時(shí)的試樣偏斜對(duì)結(jié)果的影響，可用彎曲的撓度顯示材料的塑性。 彎曲試驗(yàn)方法常用于測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低塑性材料的強(qiáng)度和顯示塑性的差別。 ?（ 2）彎曲試驗(yàn)時(shí)，樣品表面應(yīng)力最大，可靈敏的反映材料表面的缺陷。 常用來(lái)比較 和鑒別滲碳層和表面淬火層等表面 熱處理機(jī)件 的質(zhì)量和 性能。 彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn) 28 ? 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) ? 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要 采用 直 樣 d0=10mm、 標(biāo)距長(zhǎng)度 L0分別為 50mm或 100mm的圓柱 形試樣 。 ? 試驗(yàn)時(shí)，對(duì) 試樣 施加扭矩 T， 隨扭矩增加，試樣標(biāo)距 L0間 的兩個(gè) 橫截面 不斷產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，其 相對(duì)扭角以 ψ（單價(jià) 為 rad）表示 。 第四節(jié) 扭轉(zhuǎn) 29 ?扭轉(zhuǎn)圖 :根據(jù)每一時(shí)刻加于試樣上的扭矩 T和扭轉(zhuǎn)角 ψ (在試樣標(biāo)距 L0上的兩個(gè)截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角 )繪制成 T－ ψ曲線，稱為扭轉(zhuǎn)圖 。 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn) 30 ?扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能指標(biāo) : ?（ 1） 切變模量 G ?在彈性范圍內(nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變之比稱為切變模量。 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn) 31 ?（ 2） 扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn) τs ?具有明顯拉伸物理屈服現(xiàn)象的金屬材料，扔轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)也同樣有屈服現(xiàn)象。在扭轉(zhuǎn)曲線或試驗(yàn)機(jī)扭矩度盤上讀出屈服時(shí)的扭矩 Ts，則 扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn) τs為 τs =Ts/W W是試樣抗扭截面系數(shù) 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn) 32 ?（ 3）抗扭強(qiáng)度 τb ?試樣在 扭 斷前承受的最大扭矩 (Tb)，利用彈性扭轉(zhuǎn)公式計(jì)算的切應(yīng)力稱為抗扭強(qiáng)度，即 τb =Tb/W ?Tb可從扭轉(zhuǎn)曲線上求出或從試驗(yàn)機(jī) 扭 矩度盤上讀出。 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn) 33 ?圖 29為 20CrMnTi鋼滲碳層表面含碳量對(duì)抗扭強(qiáng)度的影響。由圖可見，控制表面含碳量 w(C)為％ ％，可獲得最大的抗扭強(qiáng)度。這對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)是很有意義的。 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn) 34 ?扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)及其測(cè)定的性能指標(biāo)可作為扭轉(zhuǎn)條件下服役的機(jī)件設(shè)計(jì)和選材的依據(jù)外，在材料的試驗(yàn)研究中，也是一種重要測(cè)試手段，這是因?yàn)榕まD(zhuǎn)試驗(yàn)具有如下 特點(diǎn) ： ?（ 1） 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) α=，比拉伸時(shí)的 α大，易于顯示金屬的塑性行為。 ?（ 2） 圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)長(zhǎng)度上塑性變形是均勻的，沒有縮頸現(xiàn)象，所以能實(shí)現(xiàn)大塑性變形量下的試驗(yàn)。 扭轉(zhuǎn) 試驗(yàn)的特點(diǎn) 35 ?（ 3） 能較敏感的反映出金屬表面缺陷及表面硬化層的性能。 ?（ 4） 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力在數(shù)值上大體相等，而生產(chǎn)上所用大部分金屬材料的
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