材料力學(xué)性能ppt課件(已修改)
2025-01-26 21:36 本頁面
【正文】 材料力學(xué)性能 材料力學(xué)性能的定義 : ?材料在外加載荷（外力）作用下，或載荷與環(huán)境因素（如溫度、介質(zhì)和加載速率）聯(lián)合作用下所表現(xiàn)的行為，又稱為力學(xué)行為。 ?宏觀上一般表現(xiàn)為材料的 變形 或 斷裂 。 材料的力學(xué)性能指標(biāo)或判據(jù)。 ? 機器零件（簡稱機件）的承載條件一般用各種力學(xué)參數(shù)（如應(yīng)力、斷裂韌度等），所以就將表征材料的力學(xué)參數(shù)的臨界值或規(guī)定值稱為材料的力學(xué)性能指標(biāo)或判據(jù)。 ? 材料力學(xué)性能指標(biāo)具體數(shù)值的高低表示材料抵抗變形和斷裂能力的大小，是評定材料質(zhì)量的主要依據(jù)。 第 1章 靜載荷下材料的力學(xué)性能 應(yīng)力 應(yīng)變曲線 ? 拉伸試驗是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的基本力學(xué)性能試驗方法之一。本章將詳細討論金屬材料在單向拉伸靜載荷作用下的基本力學(xué)性能指標(biāo)如：屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率和斷面伸長率等。 ? 拉伸試驗是指在室溫大氣中，光滑試樣在緩慢施加的單向載荷作用下，測定材料的力學(xué)性能的方法。拉伸試驗機通常帶有自動記錄或繪圖裝置，用以記錄或繪制試樣所受載荷與伸長量之間的關(guān)系，這種曲線稱為 拉伸圖 或 力 伸長曲線 。 圖 14鋁合金（ 5454H34） 圖 15 聚氯乙烯 圖 16蘇打石灰玻璃 ? 當(dāng)應(yīng)力低于 σe 時，應(yīng)力與試樣的應(yīng)變成正比，應(yīng)力去除，變形消失，即試樣處于彈性變形階段， σe 為材料的 彈性極限 ，它表示材料保持完全彈性變形的最大應(yīng)力。 ? 當(dāng)應(yīng)力超過 σe 后，應(yīng)力與應(yīng)變之間的直線關(guān)系被破壞，并出現(xiàn)屈服平臺或屈服齒。如果卸載，試樣的變形只能部分恢復(fù)，而保留一部分殘余變形，即塑性變形，這說明鋼的變形進入彈塑性變形階段。 σs稱為材料的 屈服強度 或屈服點，對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生 %殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限。 ? 當(dāng)應(yīng)力超過 σs后，試樣發(fā)生明顯而均勻的塑性變形，若使試樣的應(yīng)變增大，則必須增加應(yīng)力值，這種隨著塑性變形的增大，塑性變形抗力不斷增加的現(xiàn)象稱為加工硬化或形變強化。當(dāng)應(yīng)力達到 σb時試樣的均勻變形階段即告終止，此最大應(yīng)力 σb稱為材料的強度極限或抗拉強度，它表示材料對最大均勻塑性變形的抗力。 ? 在 σb值之后，試樣開始發(fā)生不均勻塑性變形并形成 縮頸 ，應(yīng)力下降，最后應(yīng)力達到 σk時試樣斷裂。 σk為材料的條件斷裂強度，它表示材料對塑性的極限抗力。 第二節(jié) 彈性變形 ? 一、彈性變形及其實質(zhì) 彈性變形及其實質(zhì)：彈性變形是一種可逆變形（即卸載后可以恢復(fù)變形前形狀的變形，熱力學(xué)意義上的可逆變形）。 彈性模量 ? 定義：當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐粋€單位時，彈性模量即為彈性應(yīng)力，即產(chǎn)生 100%彈性變形時所需要的應(yīng)力。 ? 這個定義對金屬來講是沒有任何意義的，這是因為金屬材料所能產(chǎn)生的彈性變形量是很小的。 ? 在彈性變形階段，大多數(shù)金屬的應(yīng)力與應(yīng)變之間符合虎克定律的正比關(guān)系。它表示材料在外載荷下抵抗彈性變形的能力。 不同類型的材料，其彈性模量可以差別很大，幾種常見材料的彈性模量見書上表 。 材料的彈性模量主要取決于結(jié)合鍵的本性和原子間的結(jié)合力，而材料的成分和組織對它的影響不大。 材料的成分和組織對 彈性模量 影響不大 取決于結(jié)合鍵和子間結(jié)合力 共價鍵的彈性模量最高 剛度 影響不大 強度 影響顯著 ? 又稱彈性比能、應(yīng)變比能，表示材料吸收彈性變形功的能力 、滯彈性 在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨著時間延長產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象，稱為滯彈性。 ? 由于實際金屬具有滯彈性，金屬在彈性區(qū)快速加載卸載時，由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，稱為彈性滯后環(huán)（圖 a）。 ? 如果施加交變載荷，且最大應(yīng)力低于宏觀彈性極限，加載速率比較大，則也得到彈性滯后環(huán)（圖 b） 。 ? 如果交變載荷中最大應(yīng)力超過宏觀彈性極限，就會得到塑性滯后環(huán)（圖c） 。 金屬的循環(huán)韌性 ? 定義： ? 金屬材料在交變載荷（或振動）下吸收不可逆變形功的能力，也稱為金屬的內(nèi)耗或消振性。 ? 意義： ? 循環(huán)韌性越高，機件依靠自身的消振能力越好，所以高循環(huán)韌性對于降低機器的噪聲，抑制高速機械的振動，防止共振導(dǎo)致疲勞斷裂意義重大。 、包申格效應(yīng)（ Bauschinger） 包
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