材料力學(xué)性能ppt課件-資料下載頁
2025-03-21 21:50本頁面
【正文】 為一拋物線。 加工硬化指數(shù) n反應(yīng)了材料開始屈服后 ， 繼續(xù)變形時(shí)材料的應(yīng)變硬化情況 ， 它決定了材料開始發(fā)生頸縮時(shí)的最大應(yīng)力 。 n還決定了材料能夠產(chǎn)生的最大均勻應(yīng)變量 。 n增大 ， 加工硬化強(qiáng) 、 均勻變形大 實(shí)際應(yīng)用：減輕汽車重量對(duì)降低燃油消耗有很重要的作用。汽車車身或底盤約占汽車總重量的 60％。底盤的主要尺寸是按比剛度 來確定的，鋁合金的比剛度比鋼 (低合金高強(qiáng)度鋼 )大。汽車車身用材？ 不銹鋼有很大的加工硬化指數(shù) n=， 因而也有很高的均勻變形量 。 不銹鋼的屈服強(qiáng)度不高 ， 但如用冷變形可以成倍地提高 。 汽車身板鋁合金化 ， 其 n值較低 ， 冷加工或沖壓性能差 。 (4)頸縮條件 dP=d(SA)=AdS+SdA=0 即 dA/A=dS/S 又按體積不變定理 dL/L = dA/A = dε 故有 dS/dε=S （頸縮條件） 即 當(dāng) 加工硬化速率等于該處的真應(yīng)力時(shí)就開始頸縮 。 應(yīng)力 應(yīng)變曲線上的應(yīng)力達(dá)到最大值時(shí)即開始出現(xiàn)頸縮。在頸縮前變形沿整個(gè)試樣長度是均勻的，發(fā)生頸縮后變形則主要集中在局部區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)橫截面越來越細(xì)，局部應(yīng)力越來越高，直至不能承受外加載荷而斷裂。出現(xiàn)頸縮時(shí)正是相當(dāng)于負(fù)荷 變形曲線上的最大載荷處，因此，應(yīng)有 dP=0 （ 5）形變強(qiáng)化的實(shí)際意義 實(shí)質(zhì)：塑性變形消除了部分容易運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò) ， 再塑性變形需要更大的力驅(qū)使更難運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)開始運(yùn)動(dòng)； 意義： 1）材料安全性的定量指標(biāo)，偶然過載或局部應(yīng)力集中超過屈服強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)變強(qiáng)化會(huì)使局部的屈服強(qiáng)度隨塑性變形不斷增加，防止因塑性變形的不斷繼續(xù)發(fā)展而導(dǎo)致材料斷裂； 2）工程上強(qiáng)化材料的重要手段，尤其是對(duì)不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的材料，如變形鋁合金和奧氏體不銹鋼，形變強(qiáng)化成為提高其強(qiáng)度的重要手段； 3）保證某些冷成型工藝，如冷拔線材和深沖成型等。 √ 靜力韌度 韌性是指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。韌度則是度量材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)。 對(duì)拉伸斷裂，韌度可以理解為真應(yīng)力 應(yīng)變曲線下所包圍的面積，（材料在靜拉伸時(shí)單位體積材料從變形到斷裂所消耗的功叫做靜力韌度。） 即： W = 靜力韌度是一個(gè)強(qiáng)度與塑性的綜合指標(biāo)。單純的高強(qiáng)度材料象彈簧鋼，其靜力韌度不高，而只具有很好塑性的低碳鋼也沒有高的靜力韌度，只有經(jīng)淬火高溫回火的中碳 (合金 )結(jié)構(gòu)鋼才具有最高的靜力韌度 ?? ?f Sd0√ 材料的斷裂 （ 1） 金屬靜拉伸斷口 纖維區(qū) ：中心位置，裂紋形成，顏色灰暗，表面有較大的起伏，如山脊?fàn)?，表明裂紋在該區(qū)擴(kuò)展時(shí)伴有較大的塑性變形，裂紋擴(kuò)展也較慢； 放射區(qū) ：表面較光亮平坦，有較細(xì)放射狀條紋，裂紋在該區(qū)擴(kuò)展較快； 剪切唇 ：接近試樣邊緣，應(yīng)力狀態(tài)改變（平面應(yīng)力狀態(tài)），最后沿著與拉力軸向成 4050176。 剪切斷裂，表面粗糙發(fā)深灰色。 三個(gè)區(qū)域的比例定塑性的好壞。如放射區(qū)較大，則材料的塑性低，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域是裂紋快速擴(kuò)展部分，伴隨的塑性變形也小。塑性好的材料，纖維區(qū)和剪切唇占很大比例，甚至中間的放射區(qū)可以消失。 正斷 切斷 : 斷面與最大應(yīng)力方向不同 脆斷 韌斷 : 斷裂前塑性變形大小不同 混合斷口 √ （ 2）典型金屬斷口特征 ①微孔聚合 (韌斷機(jī)制 ):一個(gè)個(gè)韌窩 (凹坑 ) ②穿晶斷裂 解理斷裂 : 河流狀 (裂紋源于晶界 ) 舌狀 (裂紋沿孿晶擴(kuò)展留下的凹坑或凸臺(tái) ) 準(zhǔn)解理 (源于晶內(nèi)夾雜 ,是非河流狀 ) ③ 沿晶斷裂 冰糖狀 石狀 √ （ 3） 陶瓷材料斷裂 鏡面區(qū) ：包圍著斷裂源的光滑區(qū)域 （ 在玻璃中 ， 這一區(qū)域有很高的反射率；多晶材料中 ， 表面晶粒的存在降低了這一區(qū)域的反射率 ） 霧狀區(qū) ：隨裂紋擴(kuò)展的加速 ， 表面粗糙度增加 羽毛區(qū) ：直至裂紋開始分叉，形成一個(gè)條紋狀區(qū)域 穿晶與沿晶 含氣孔 層片解理 裂紋擴(kuò)展 陶、炻、瓷、先進(jìn)；非晶、單晶、多晶；強(qiáng)晶界、弱界面；補(bǔ)強(qiáng)增韌 起裂區(qū) ：裂紋萌生區(qū)域 ， 提供材料斷裂起因 擴(kuò)展區(qū) ：裂紋不斷擴(kuò)展增大 、 提供裂紋擴(kuò)展方向 、路徑和塑性變形信息 斷裂區(qū) ：瞬時(shí)斷裂，提供邊界對(duì)斷裂的影響 （ 4） 高分子材料斷裂 （ 5） 復(fù)合材料斷裂 纖維拔出 作業(yè)： 為什么常溫下金屬材料的塑性變形比陶瓷材料大得多 ？ 材料屈服現(xiàn)象的本質(zhì) 脆性 、 延性斷裂區(qū)別 微孔聚合 、 沿晶 、 解理斷裂的斷口特征
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