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-展示頁(yè)
2025-03-31 04:16本頁(yè)面
【正文】 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(guò)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。 ?例如： 對(duì)于塑性較好的金屬材料，為了充分揭示其 脆性傾向 ，往往采用應(yīng)力狀態(tài)硬的三向不等拉伸試驗(yàn)，防止其僅產(chǎn)生塑性斷裂； ?（ 2）單向拉伸時(shí)，正應(yīng)力分量較大，切應(yīng)力分量較小，應(yīng)力狀態(tài)較硬，一般適用于塑性變形抗力與切斷抗力較低的 所謂塑性材料 的試驗(yàn)； 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 10 ?（ 3） 扭轉(zhuǎn)和壓縮時(shí)應(yīng)力狀態(tài)較軟，材料易產(chǎn)生塑性變形，一般適用于那些在單向拉伸時(shí)容易發(fā)生脆斷而不能充分反映其塑性性能的所謂脆性材料 (如灰鑄鐵、淬火高碳鋼和陶瓷材料等 )，以充分揭示其客觀存在的 塑性性能 。 ? 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) 。對(duì)于金屬材料， ν取 ，則 α值 為 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 7 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 8 ? 物理意義： ? α 值越大的試驗(yàn)方法，試樣中最大切應(yīng)力分量越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越“軟”，金屬越易于產(chǎn)生塑性變形和韌性斷裂。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。 ?例如：鑄鐵：壓 → 韌，拉 → 脆 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 5 ? 當(dāng)金屬所受的最大切應(yīng)力 τmax達(dá)到屈服強(qiáng)度 τs時(shí)，產(chǎn)生屈服；當(dāng) τmax達(dá)到切斷強(qiáng)度 τk時(shí)，產(chǎn)生剪切型斷裂；當(dāng)最大正應(yīng)力 σmax達(dá)到正斷強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生正斷型斷裂。 ?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。金屬材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下所表現(xiàn)的力學(xué)行為不完全相同，因此，選用不同應(yīng)力狀態(tài)的試驗(yàn)方法，便于研究材料相應(yīng)力學(xué)性能的變化。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。 ?選用這些方法的 目的 是： ?（ 1）很多機(jī)件或工具在實(shí)際服役時(shí)常承受彎矩、扭矩或軸向壓力的作用，或其上有螺紋、孔洞、臺(tái)階等引起應(yīng)力集中的部位，有必要測(cè)定制造這類(lèi)機(jī)件或工具的材料在相應(yīng)承載條件下的力學(xué)性能指標(biāo)，作為設(shè)計(jì)和選材的依據(jù)； ?（ 2）不同的加載方式在試樣中將產(chǎn)生不同的應(yīng)力狀態(tài)。 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(guò)程中將承受不同類(lèi)型的外應(yīng)力；零件內(nèi)部存在不同的應(yīng)力狀態(tài)。以方便選擇檢測(cè)方法。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)。 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 6 ? 定義： ? τmax與 σmax的比值表示它們的相對(duì)大小，稱(chēng)為 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) ，記為 α。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。 第一節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 9 結(jié)論： ?（ 1）三向等拉伸時(shí)應(yīng)力狀態(tài)最硬，因?yàn)槠淝袘?yīng)力分量為零，在這種應(yīng)力狀態(tài)下，材料容易發(fā)生脆性斷裂。 ?（ 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。 ?壓縮試驗(yàn)試樣形狀： 通常為圓柱形，也可用立方體和棱柱體。 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。為排除這種影響，使試驗(yàn)結(jié)果可以相互比較，必須采用相同的 h0/d0試樣。 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。 ?壓縮可以看作是反向拉伸。 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(guò)程時(shí)的 最大應(yīng)力稱(chēng)為抗壓強(qiáng)度 。 壓縮試驗(yàn) 的特點(diǎn) 17 ?（ 2） 拉伸時(shí)塑性很好的材料在壓縮時(shí)只發(fā)生壓縮變形而不會(huì)斷裂 。 方向產(chǎn)生斷裂 ， 具有 切斷特征 。 壓縮試驗(yàn) 的特點(diǎn) 19 ? 彎曲試驗(yàn)方法 ?金屬桿狀試樣承受彎矩作用后，其內(nèi)部 應(yīng) 力主要為正應(yīng)力，與單向拉伸和壓縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力類(lèi)同。 ?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 。因此，對(duì)于承受彎曲載荷的機(jī)件如軸、板狀彈簧等，常用彎曲試驗(yàn)測(cè)定其力學(xué)性能，以作為設(shè)計(jì)或選材的依據(jù)。 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。但必須注意加載的均衡。 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。 ?fmax值可由百分表或撓度計(jì)直接讀出；即材料的變形性能由最大撓度 fmax表征。對(duì)這些材料應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)。 ?根據(jù)彎曲圖上的最大載荷 Fb,按下式計(jì)算： ?三點(diǎn)彎曲試件 : Mb=FbLs／ 4. ?四點(diǎn)彎曲試件 : Mb=Fbl／ 2 ?
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