材料的力學(xué)性能(2)(編輯修改稿)
2025-05-28 01:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方式產(chǎn)生失效，還與加載方式和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。 不同的加載方式?jīng)Q定了不同的應(yīng)力狀態(tài)，不同的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)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(yīng)力和最大正應(yīng)力。 弗里德曼統(tǒng)一考慮了不同應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度極限與失效形式，用圖解的方法把它們的關(guān)系作了概括－－力學(xué)狀態(tài)圖 。 材料在其它靜載荷下的力學(xué)性能 加載方式與力學(xué)狀態(tài)圖 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)： 某一應(yīng)力狀態(tài)下的最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力之比： ma xma x? ???? 值是應(yīng)力狀態(tài)的一種標(biāo)志： ? ＞ 1 表示軟的應(yīng)力狀態(tài) ? ＜ 1 表示硬的應(yīng)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(duì)于不同的材料，其力學(xué)性能指標(biāo) τs,τK和 σK也各不相同，只有選擇與應(yīng)力狀態(tài)相適應(yīng)的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，才能顯示出不同材料性能上的特點(diǎn)。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能 扭轉(zhuǎn) 試 樣：圓柱形試樣 試驗(yàn)過程：試樣兩端施加扭矩，隨扭矩增加， 標(biāo)距間兩個(gè)截面產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 測(cè)量扭矩與扭轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線 －扭轉(zhuǎn)圖。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能 扭轉(zhuǎn) M ??pp WM? ? WM? ?曲線 扭轉(zhuǎn)圖 bb WM? ?扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度 扭轉(zhuǎn)條件強(qiáng)度極限 扭轉(zhuǎn)比例極限 －扭矩； －扭轉(zhuǎn)角 (標(biāo)距 l0上兩個(gè)截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角 ) M ?W － 樣截面系數(shù) RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)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(xué)性能 扭轉(zhuǎn) 特點(diǎn)： ① 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)較拉伸軟 (α=)， 可以測(cè)定那些在拉伸時(shí)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(cè)定它們的強(qiáng)度和塑性。 ② 用圓柱形試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，從試驗(yàn)開始到試樣破壞為止，試樣沿整個(gè)長(zhǎng)度上的塑性變形始終是均勻發(fā)生的，不出現(xiàn)靜拉伸時(shí)所出現(xiàn)的頸縮現(xiàn)象，因此，對(duì)于那些塑性很好的材料，用這種試驗(yàn)方法可以精確地測(cè)定其應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系。 ③ 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，試樣橫截面上沿直徑方向切應(yīng)力和切應(yīng)變的分布是不均勻的，表面的應(yīng)力和應(yīng)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(yàn)的這種特點(diǎn)對(duì)表面淬火、化學(xué)熱處理等表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行研究。 ⑤ 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：截面上的應(yīng)力分布不均勻，在表面處最大，越往心部越小。對(duì)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(xué)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(guān)系曲線 —— 彎曲圖。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能 彎曲 通過彎曲試驗(yàn)，可以測(cè)量： ① 規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力 ② 抗彎強(qiáng)度 ③ 從彎曲載荷－撓度曲線上還可測(cè)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(biāo)。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能 彎曲 彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)： ? 從試樣受拉一側(cè)來看，彎曲加載的應(yīng)力狀態(tài)基本上和靜拉伸時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)相同； ? 彎曲試驗(yàn)不受試樣偏斜的影響，可以穩(wěn)定地測(cè)定脆性和低塑性材料的抗彎強(qiáng)度，同時(shí)，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(yàn)很適于評(píng)定脆性和低塑性材料的性能； ? 彎曲試驗(yàn)不能使塑性很好的材料斷裂破壞，不能測(cè)定其彎曲斷裂強(qiáng)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(yàn)時(shí)，試驗(yàn)截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，表面應(yīng)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(xué)性能 壓縮 a－短試樣，破壞試驗(yàn)； b－長(zhǎng)試樣，測(cè)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(xué)性能 壓縮 ① 對(duì)于脆性或低塑性的材料，為了解其塑性指標(biāo)，可以采用壓縮試驗(yàn)。單向壓縮時(shí)，試樣所承受的應(yīng)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(shí)，也會(huì)顯示出一定的塑性。例如灰鑄鐵在拉伸試驗(yàn)時(shí)，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(yàn)時(shí)，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(shí)所定義的各種性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式在壓縮試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，試樣不是伸長(zhǎng)，而是壓縮；橫截面不是縮小，而是脹大。 ③對(duì)于塑性材料，只能壓扁，不能壓破，試驗(yàn)只是測(cè)得彈性模量、比例極限和彈性極限等指標(biāo)，而不能測(cè)得壓縮強(qiáng)度極限。 RAL 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能
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