【正文】 無(wú)明顯屈服階段。 單向拉伸時(shí)： FAE ????? 即 FEA ??純剪切時(shí)： FAG ?????? 即 FGA ???EA（或 GA）為零件的剛度，代表產(chǎn)生單位彈性變形所需載荷的大小。 彈性能為應(yīng)力 應(yīng)變曲線下面彈性變形部分所包圍的面積。 材料的彈性極限越高，彈性模量 E越低，彈性能越大，材料的彈性越好。 δ、 ψ越大，材料的塑性越好。 伸長(zhǎng)率 塑性指標(biāo) →伸長(zhǎng)率 δ和斷面收縮率 ψ 100100%LLLd ???010100%AAA? ???斷面收縮率 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 《 金屬拉伸試驗(yàn)方法 》 （ GB228— 2022) L L=10d L=5d 對(duì)圓截面試樣： 對(duì)矩形截面試樣： AL ? AL ?第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。 莫氏硬度 — 表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) 肖氏硬度 — 彈性回跳法硬度值表征材料彈性功的大小。撞銷是一只具有尖端的小錐，尖端上常鑲有金剛鉆。 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) 壓入法硬度值 — 表征材料的塑性變形抗力及應(yīng)變硬化能力 （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。 布氏硬度 — HBW P 2222( ) ( )21( 1 1 sin )22PPHBDF D D dPD??????????????????壓材料為淬火鋼和硬質(zhì)合金 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。 圓錐形金剛石壓頭壓入金屬表面 A級(jí)載荷為 60kgf, B級(jí)為 100kgf 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。 （一）零構(gòu)件過(guò)量彈性變形的條件 拉壓條件下： 彎曲條件下： FllEA??334lFlEt??扭轉(zhuǎn)條件下： npMGI? ?[許可彈性變形量，扭轉(zhuǎn)角 ] 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 三 . 過(guò)量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過(guò)了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過(guò)量彈性變形及其抗力指標(biāo) （二）過(guò)量彈性變形的原因 零構(gòu)件的剛度不夠 （三）抗力指標(biāo) 彈性模量 E 或切變模 G （三）不同材料的彈性模量 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過(guò)量變形 三 . 過(guò)量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過(guò)了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過(guò)量彈性變形及其抗力指標(biāo) 彈性模量 E 或切變模 G,主要取決于材料中原子本性和原子間結(jié)合力。 金屬材料的 E取決于基體金屬的性質(zhì)， 不能 通過(guò)合金化、熱處理、冷變形等方法使之改變。 斷裂前發(fā)生明顯塑性變形，警告人們注意，不會(huì)造成嚴(yán)重事故 兩種斷裂的危害性對(duì)比 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 斷裂后斷口齊平，由無(wú)數(shù)的小平面組成 足夠的伸長(zhǎng)量才斷裂，斷口為杯形，呈暗灰色纖維狀 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋源或微裂紋逐漸擴(kuò)展到一臨界長(zhǎng)度的過(guò)時(shí)，立刻發(fā)生斷裂 1. 材料在外力下的微裂紋 2. 原有的內(nèi)部缺陷（微裂紋、空孔、雜質(zhì)等） 裂紋源 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展的過(guò)程 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋自形成到擴(kuò)展至臨界擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力大，擴(kuò)展速度較慢 失穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋達(dá)到臨界長(zhǎng)度后的擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力小，擴(kuò)展速度快，可達(dá)聲音在該材料中的傳播速度 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展的過(guò)程 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋自形成到擴(kuò)展至臨界擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力大，擴(kuò)展速度較慢 失穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋達(dá)到臨界長(zhǎng)度后的擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力小，擴(kuò)展速度快，可達(dá)聲音在該材料中的傳播速度 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋形成后經(jīng)歷很長(zhǎng)的裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段，裂紋擴(kuò)展與塑性變形同時(shí)進(jìn)行，變形停止，裂紋也停止擴(kuò)展，只有在增加外力使變形繼續(xù)時(shí)，裂紋才相應(yīng)的擴(kuò)展。最后失穩(wěn)擴(kuò)展而瞬時(shí)斷裂 裂紋形成后很快達(dá)到臨界長(zhǎng)度，不經(jīng)歷裂紋亞擴(kuò)展階段就進(jìn)入裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展階段，裂紋擴(kuò)展速度快。 評(píng)定材料韌性的力學(xué)性能是： 沖擊韌性和斷裂韌性 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 二、沖擊韌性及衡量指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 沖擊載荷與靜載荷的主要區(qū)別： 在加載速率不同，前者加載速率高，后者加載速率低。 沖擊韌性： 用來(lái)評(píng)定材料在沖擊載荷下的脆斷傾向。用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功 Ak表示。 勢(shì)能 12kA G H G H??擺錘的運(yùn)動(dòng)速率為 5m/s,試樣的應(yīng)變速率約為 310 /s第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 二、沖擊韌性及衡量指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 沖擊韌度： → 衡量材料沖擊韌性的力學(xué)性能指標(biāo) |kKAak k ka A F?第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 三、斷裂韌性及衡量指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 針對(duì)防止脆性斷裂： 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法要求： [] s k? ? ??? δ、 ψ和韌性 不可能可靠地保證零件不發(fā)生低應(yīng)力脆斷。 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 三、斷裂韌性及衡量指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 斷裂力學(xué)的發(fā)展： 提出評(píng)定材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)： — 斷裂韌度 ICK度 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 三、斷裂韌性及衡量指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 斷裂韌度 ：材料的固有特性，基本力學(xué)常數(shù)，對(duì)成分、組織敏感，可以通過(guò)合金化、熱處理來(lái)改變。 故平面應(yīng)力狀態(tài)有三個(gè)主應(yīng)力： ??????? 按代數(shù)值大小排列為 ?1? ?2 ? ?3 分別稱為 第一主應(yīng)力，第二主應(yīng)力，第三主應(yīng)力， 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 四、影響脆斷的因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 決定材料斷裂類型的主要因素： 1. 加載方式和材料本質(zhì)： 最大切應(yīng)力： 最大正應(yīng)力： ? ?m a x 1 3 2? ? ???? ?m a x 1 1 3? ? ? ? ?? ? ?第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 四、影響脆斷的因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 決定材料斷裂類型的主要因素： 2. 溫度和加載速度： 屈服強(qiáng)度： 正斷強(qiáng)度： s?k?韌脆轉(zhuǎn)變溫度 kT第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 四、影響脆斷的因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 決定材料斷裂類型的主要因素： 3. 應(yīng)力集中： 由于構(gòu)件幾何形狀突變?cè)斐删植繎?yīng)力急劇增高 ? ? ? ? ? ? ? ?max 應(yīng)力集中的程度由應(yīng)力集中因數(shù) K 表示 ?? max?K第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 四、影響脆斷的因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 決定材料斷裂類型的主要因素： 3. 應(yīng)力集中： 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 四、影響脆斷的因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 決定材料斷裂類型的主要因素： 平面應(yīng)力狀態(tài)，在 Z方向可以自由變形。 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 總 結(jié) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 一 . 疲勞的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 s?k?kT第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 一 . 疲勞的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 交變載荷：載荷的大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。 m in m a x 1r ??? ? ?? ?m a x m i n 20m? ? ?? ? ?火車軸（彎曲） 曲軸（扭轉(zhuǎn)） m in m a x 0r ????? ?m a x m i n 20m? ? ?? ? ? 連桿 小拉大壓 第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 一 . 疲勞的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 交變載荷：載荷的大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。 m ax00r ???? ?m a x m a x0 2 2m? ? ?? ? ?齒輪齒根 （彎曲） m in m a x01r ??? ? ?? ?m a x m i n 20m? ?