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-wenkub
2023-04-06 04:16:01 本頁面
【正文】 ?寬度為 b，高度為 h的矩形試樣： W＝ (m3)。對(duì)這些材料應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)。 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。 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。 ?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 。 方向產(chǎn)生斷裂 ， 具有 切斷特征 。 單向壓縮試驗(yàn) 金屬壓縮曲線 1— 脆性材料 2— 塑性材料 15 單向壓縮試驗(yàn)的力學(xué)性能指標(biāo) ? 抗壓強(qiáng)度： 試樣壓至破壞 過程時(shí)的 最大應(yīng)力稱為抗壓強(qiáng)度 。 單向壓縮試驗(yàn) 14 ?單向壓縮時(shí)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)大，故用于測(cè)定脆性材料，如鑄鐵、軸承合金、水泥和磚石等的力學(xué)性能。 第二節(jié) 壓縮 12 ?壓縮試驗(yàn)試樣尺寸： 為了防止試驗(yàn)時(shí)試樣的縱向失穩(wěn)，對(duì)于脆性材料和低塑性材料其試樣的高度 h0和直徑 d0之比不應(yīng)大于 2，最好 h0/d0=~2。 ?（ 4）材料的硬度試驗(yàn)同于三向不等壓縮應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力狀態(tài)非常軟，因此硬度試驗(yàn)可在各種材料上進(jìn)行。反之， α 值越小的試驗(yàn)方法，試樣中最大正應(yīng)力分量越大，應(yīng)力狀態(tài)越“硬”，金屬越不易產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生脆性斷裂。但同一種金屬材料，在一定承載條件下產(chǎn)生何種失效形式，除與其自身的強(qiáng)度大小有關(guān)外，還與承載條件下的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。 第二章 材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能 3 ? 一、應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) ? 二、壓縮 ? 三、彎曲 ? 四、扭轉(zhuǎn) ? 五、缺口試樣靜載荷試驗(yàn) ? 六、硬度 第二章 材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能 4 ?零部件在使用過程中將承受不同類型的外應(yīng)力；零件內(nèi)部存在不同的應(yīng)力狀態(tài)。1 主講人 : 張寧 2 ? 研究金屬材料在常溫靜載荷下的力學(xué)性能時(shí)，除采用單向靜拉伸試驗(yàn)方法外，有時(shí)還選用 壓縮 、彎曲 、 扭轉(zhuǎn) 等試驗(yàn)方法。 ?材料的塑性或脆性并非絕對(duì)，為了表示外應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料塑性變形的影響，特引入應(yīng)力狀態(tài)系數(shù) α 的概念。不同的應(yīng)力狀態(tài)，其最大正應(yīng)力 σmax與最大切應(yīng)力 τmax的相對(duì)大小是不一樣的。 ? 易于引起拉斷的應(yīng)力狀態(tài)叫做 硬性應(yīng)力狀態(tài) ；易于引起剪斷的應(yīng)力狀態(tài)叫做 軟性應(yīng)力狀態(tài) 。 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 11 ? 單向壓縮試驗(yàn) ?壓縮試驗(yàn)： 對(duì)試樣施加軸向壓力，在其變形和斷裂過程中測(cè)定材料的強(qiáng)度和塑性等力學(xué)性能指標(biāo)的試驗(yàn)方法。 ?說明： 由于試樣端面摩擦的作用，試樣尺寸 h0/d0對(duì)壓縮變形量及其形變抗力有很大影響。 ?由于壓縮時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)較軟，故在拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲試驗(yàn)時(shí)不能顯示的力學(xué)行為，而在壓縮時(shí)有可能獲得。 ? 壓縮曲線 上確定最大 壓縮力 Fbc （或 直接從試驗(yàn)機(jī)的測(cè) 力圓盤上讀出）， 然后按下式計(jì)算： 單向壓縮試驗(yàn) 16 ?（ 1） 單向壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)α=2， 比拉伸 、 扭轉(zhuǎn) 、彎曲的應(yīng)力狀態(tài)都軟 ，所以 主要用于拉伸時(shí)呈脆性的金屬材料力學(xué)性能的測(cè)定 ， 以顯示這類材料在塑性狀態(tài)下的力學(xué)行為 。 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)。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。 （ 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。 ?材料的塑性： 用最大彎曲撓度fmax表示。 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 。 27 ?（ 1）彎曲試驗(yàn)的試樣形狀簡單、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)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)距長度 L0分別為 50mm或 100mm的圓柱 形試樣 。 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。這對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)是很有意義的。 ?（ 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正斷抗力大于切斷抗力，所以扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)定這些材料切斷抗力最可靠的方法。 ?木紋狀斷口 ：斷裂面順著試樣軸線形成縱向剝層或裂紋。因此，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)在科研和生產(chǎn)檢驗(yàn)中得到較廣泛地應(yīng)用。 ?由于 缺口的存在，在靜載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生所謂的“ 缺口效應(yīng) ”，從而影響金屬材料的力學(xué)性能 。 ?兩向或三向不等拉伸的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) α，使金屬難以產(chǎn)生塑性變形。因此，不能 把“缺口強(qiáng)化” 看作是強(qiáng)化金屬材料的手段。 ?不是強(qiáng)化金屬的有效途徑，使材料脆性增加。 ?這種情況下缺口的存在對(duì)斷裂 的影響不大。 脆性材料如鑄鐵、高碳鋼的 NSR總是小于 1，表明缺口根部尚未發(fā)生明顯塑性變形時(shí)就已經(jīng)斷裂，對(duì)缺口很敏感。 缺口試樣靜彎曲試驗(yàn) 49 ?缺口靜彎曲試驗(yàn)可采用下圖所
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