機(jī)械工程材料-第一章(編輯修改稿)
2024-10-08 21:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)。 斷裂韌性 KIC（單位： MPam189。） 機(jī)械工程材料 三、斷裂韌性及衡量指標(biāo) ? 斷裂韌性 KIC： 是材料的因有特性，基本力學(xué)常數(shù)。 ? 應(yīng)用： （判斷構(gòu)件是否安全，合理選材） KI KIC 構(gòu)件安全 KI KIC 構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂 KI = KIC 構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂的臨界條件 ? 應(yīng)用場(chǎng)合： 主要用于高強(qiáng)度鋼制造的飛機(jī)、導(dǎo)彈和火箭的零件，或者是用中低強(qiáng)度鋼制造氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等。 機(jī)械工程材料 四、影響脆性斷裂的因素 ? 加載方式和材料本質(zhì) m a xm a x ??? ?應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)： α↗ ，應(yīng)力狀態(tài)軟，脆性傾向小； α↘ ，應(yīng)力狀態(tài) 硬 ， 易 脆 斷 ； 材料在本質(zhì)上無(wú)絕對(duì)韌性和脆性，加載方式不同，斷裂方式也不同。 機(jī)械工程材料 四、影響脆性斷裂的因素 ? 溫度和加載速度 ? 正斷強(qiáng)度 σ k基本不變 ? Tk 為韌脆轉(zhuǎn)變溫度 ? 降低溫度和增加載荷速度都會(huì)引起材料脆化。 ? 應(yīng)力集中： 缺口根部應(yīng)力集中 → 三向應(yīng)力狀態(tài)改變（三向不等拉伸）→ 最大切應(yīng)力 τ max↘→ 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) α ↘→ 應(yīng)力狀態(tài)變硬 → 脆性斷裂 機(jī)械工程材料 四、影響脆性斷裂的因素 ? 零件尺寸 零件截面尺寸越大 → 越容易發(fā)生斷裂 薄件 → 平面應(yīng)力狀態(tài) σ z=0→ 韌性斷裂 厚件 → 平面應(yīng)變狀態(tài) ε z=0→ 脆性斷裂 機(jī)械工程材料 總 結(jié) ? 材料的斷裂分為： 韌性斷裂 和 脆性斷裂 ； ? 材料的韌性指標(biāo)： 沖擊吸收功 、 沖擊韌性 、 材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度和斷裂韌性 ， 前三個(gè)用于評(píng)價(jià)材料韌性的好壞；斷裂韌性可用于材料抵抗低應(yīng)力脆性斷裂的設(shè)計(jì)； ? 材料的以上韌性指標(biāo)均可用合金化和熱處理等方法改變 。 機(jī)械工程材料 問(wèn) 題 1 斷裂可分為幾類？韌性斷裂和脆性斷裂如何區(qū)分？ 2 斷裂過(guò)程分為幾個(gè)階段？韌性斷裂和脆性斷裂的斷裂過(guò)程的區(qū)別在哪里？ 3 什么是材料的韌性？評(píng)價(jià)材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)有哪些？ 4 材料韌性指標(biāo)的含義及應(yīng)用？ 機(jī)械工程材料 第三節(jié) 交變載荷下的疲勞斷裂 金屬在循環(huán)載荷作用下 ， 即使所受的應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度 ，也會(huì)發(fā)生斷裂 ， 這種現(xiàn)象稱為 疲勞 。 疲勞斷裂 、 尤其是高強(qiáng)度材料的疲勞斷裂前 ， 一般不發(fā)生明顯的塑性變形 ， 難以檢測(cè)和預(yù)防 ， 因而機(jī)件的疲勞斷裂會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)以至生命的損失 。 折鐵絲 P P 機(jī)械工程材料 一、基本概念 ? 交變載荷： 載荷大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期變化的載荷。 交變應(yīng)力表示法 應(yīng)力比： 應(yīng)力幅： 平均應(yīng)力： 機(jī)械工程材料 一、基本概念 ? 疲勞斷裂： 零件在交變載荷下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。 特點(diǎn)： 最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于靜荷強(qiáng)度 破壞方式：脆性斷裂 破壞斷口：光滑區(qū)＋粗糙區(qū) 機(jī)械工程材料 二、疲勞斷口 ? 疲勞斷裂過(guò)程： 裂紋萌生、疲勞裂紋擴(kuò)展、最后斷裂。 疲勞源 機(jī)械工程材料 二、疲勞斷口 ? 疲勞源： 內(nèi)部缺陷、加工缺陷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 ?應(yīng)力集中 ? 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)： 交變應(yīng)力作用 ?裂紋擴(kuò)展 ? 最后斷裂區(qū)： 零件有效截面積減少 ?應(yīng)力增加 ?斷裂 疲勞條紋 微裂紋 疲勞源 機(jī)械工程材料 二、疲勞斷口 ? 不同載荷下的疲勞斷口 機(jī)械工程材料 疲勞斷裂實(shí)例 板簧表面存在嚴(yán)重的熱加工缺陷 折疊 。 折疊造成了表面裂紋 。 疲勞源 在折疊造成的表面裂紋處形成 。 根據(jù)板簧的安裝條件和工作狀況分析 ， 板簧斷裂位置處于 應(yīng)力集中 處 。 裂紋在應(yīng)力作用下 擴(kuò)展 ， 最后造成板簧 疲勞斷裂 。 機(jī)械工程材料 三、疲勞抗力指標(biāo) ? 無(wú)裂紋構(gòu)件的疲勞抗力指標(biāo) 疲勞極限： 表示材料經(jīng)過(guò)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力 。 對(duì)應(yīng)于疲勞曲線上水平部分對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值 。 過(guò)載持久值： 材料在高于疲勞極限的應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次 。 對(duì)應(yīng)于曲線斜線部分 。 疲勞曲線 高周疲勞： Nf105 低周疲勞 : Nf105 機(jī)械工程材料 三、疲勞抗力指標(biāo) ? 疲勞曲線測(cè)試 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn) 兩種類型的疲勞曲線 a)鋼鐵材料 b)部分有色金屬（如鋁合金） 疲勞極限 條件疲勞極限 機(jī)械工程材料 三、疲勞抗力指標(biāo) ? 疲勞缺口敏感度 零件形狀制品 ?應(yīng)力集中 11???tfKKqKt 理論應(yīng)力集中系數(shù)，與幾何形狀有關(guān)與材料無(wú)關(guān)； Kf 有效應(yīng)力集中系數(shù)。
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