材料的力學性能(2)(編輯修改稿)
2025-05-28 01:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方式產(chǎn)生失效，還與加載方式和應力狀態(tài)有關。 不同的加載方式?jīng)Q定了不同的應力狀態(tài)，不同的應力狀態(tài)對材料的變形和斷裂性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。為此，需要了解不同的靜加載方式下試樣所承受的最大切應力和最大正應力。 弗里德曼統(tǒng)一考慮了不同應力狀態(tài)下的強度極限與失效形式，用圖解的方法把它們的關系作了概括－－力學狀態(tài)圖 。 材料在其它靜載荷下的力學性能 加載方式與力學狀態(tài)圖 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 應力狀態(tài)軟性系數(shù)： 某一應力狀態(tài)下的最大切應力和最大正應力之比： ma xma x? ???? 值是應力狀態(tài)的一種標志： ? ＞ 1 表示軟的應力狀態(tài) ? ＜ 1 表示硬的應力狀態(tài) 。 彈性變形區(qū) 彈塑性變形區(qū) 切斷區(qū) 正斷區(qū) 對于不同的材料，其力學性能指標 τs,τK和 σK也各不相同，只有選擇與應力狀態(tài)相適應的試驗方法進行試驗時，才能顯示出不同材料性能上的特點。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 扭轉(zhuǎn) 試 樣：圓柱形試樣 試驗過程：試樣兩端施加扭矩，隨扭矩增加， 標距間兩個截面產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動， 測量扭矩與扭轉(zhuǎn)角關系曲線 －扭轉(zhuǎn)圖。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 扭轉(zhuǎn) M ??pp WM? ? WM? ?曲線 扭轉(zhuǎn)圖 bb WM? ?扭轉(zhuǎn)屈服強度 扭轉(zhuǎn)條件強度極限 扭轉(zhuǎn)比例極限 －扭矩； －扭轉(zhuǎn)角 (標距 l0上兩個截面間的相對扭轉(zhuǎn)角 ) M ?W － 樣截面系數(shù) RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 扭轉(zhuǎn) 切斷 （塑性材料） 正斷 （脆性材料） 組合切斷 （在鍛造或軋制過程中使夾雜或偏析物沿軸向分布，降低了軸向切斷抗力 τ K，形成縱向和橫向的組合切斷斷口。） RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 扭轉(zhuǎn) 特點： ① 扭轉(zhuǎn)應力狀態(tài)較拉伸軟 (α=)， 可以測定那些在拉伸時表現(xiàn)為脆 性的材料的特性，使低塑性材料處于韌性狀態(tài)，便于測定它們的強度和塑性。 ② 用圓柱形試樣進行扭轉(zhuǎn)試驗時，從試驗開始到試樣破壞為止，試樣沿整個長度上的塑性變形始終是均勻發(fā)生的，不出現(xiàn)靜拉伸時所出現(xiàn)的頸縮現(xiàn)象，因此，對于那些塑性很好的材料，用這種試驗方法可以精確地測定其應力和應變關系。 ③ 扭轉(zhuǎn)試驗可以明顯地區(qū)別材料的斷裂方式是正斷還是切斷。 ④ 扭轉(zhuǎn)試驗時，試樣橫截面上沿直徑方向切應力和切應變的分布是不均勻的，表面的應力和應變最大。因此，扭轉(zhuǎn)可以靈敏地反映材料的表面缺陷，如金屬工具鋼的表面淬火微裂紋。還可以用扭轉(zhuǎn)試驗的這種特點對表面淬火、化學熱處理等表面強化工藝進行研究。 ⑤ 扭轉(zhuǎn)試驗的缺點是：截面上的應力分布不均勻，在表面處最大，越往心部越小。對顯示材料體積性缺陷，特別是靠近心部的材質(zhì)缺陷不敏感。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 彎曲 試樣：圓柱形，矩形； 過程：將試樣放置在一定跨度的支座上，施加集中載荷或等彎矩載荷，記錄載荷和試樣撓度之間的關系曲線 —— 彎曲圖。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 彎曲 通過彎曲試驗，可以測量： ① 規(guī)定非比例彎曲應力 ② 抗彎強度 ③ 從彎曲載荷－撓度曲線上還可測出彎曲彈性模量、斷裂撓度及斷裂能力 (曲線下面所包圍的面積 )等性能指標。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 彎曲 彎曲試驗的特點： ? 從試樣受拉一側來看，彎曲加載的應力狀態(tài)基本上和靜拉伸時的應力狀態(tài)相同； ? 彎曲試驗不受試樣偏斜的影響，可以穩(wěn)定地測定脆性和低塑性材料的抗彎強度，同時，用撓度表示塑性，能明顯地顯示脆性或低塑性材料的塑性。所以，這種試驗很適于評定脆性和低塑性材料的性能； ? 彎曲試驗不能使塑性很好的材料斷裂破壞，不能測定其彎曲斷裂強度，但是，可以比較一定彎曲條件下不同材料的塑性； ? 彎曲試驗時，試驗截面上的應力分布是不均勻的，表面應力最大，可以較靈敏地反映材料的表面缺陷情況。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 壓縮 a－短試樣，破壞試驗； b－長試樣，測量彈性性能和微量塑性變形抗力。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能 壓縮 ① 對于脆性或低塑性的材料，為了解其塑性指標，可以采用壓縮試驗。單向壓縮時，試樣所承受的應力狀態(tài)軟性系數(shù)比較大(α=2) ，因此，在拉伸載荷下，呈脆性斷裂的材料，壓縮時，也會顯示出一定的塑性。例如灰鑄鐵在拉伸試驗時，表現(xiàn)為垂直于載荷軸線的正斷，塑性變形幾乎為零；而在壓縮試驗時，則能產(chǎn)生一定的塑性變形，并能沿與軸線成 45176。 的方向產(chǎn)生切斷。 ②拉伸時所定義的各種性能指標和相應的計算公式在壓縮試驗中仍適用。壓縮可以看作是反方向的拉伸，但兩者間有差別，壓縮試驗時，試樣不是伸長，而是壓縮；橫截面不是縮小，而是脹大。 ③對于塑性材料，只能壓扁，不能壓破，試驗只是測得彈性模量、比例極限和彈性極限等指標，而不能測得壓縮強度極限。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學性能
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