材料力学性能-动画
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材料力学材料的力学性能优质课件
结论与讨 论
卸载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
再加载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
将卸载再加载曲线与原来旳应力-应变曲线进行比较(图 中曲线OAKDE上旳虚线所示)，能够看出：K点旳应力数值远 远高于A点旳应力数值，即百分比极限有所提升；而断裂时旳 塑性变形却有所降低。这种现象称为应变硬化。工程上常利 用应变硬化来提升某些构件在弹性范围内旳承载能力。
延伸率和截面收缩率旳数值越大，表白材料旳韧性越 好。工程上一般以为δ>5％者为韧性材料； δ＜5％者为脆 性材料。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
材料压缩试验，一般采用短试样。低碳钢压 缩时旳应力-应变曲线。与拉伸时旳应力-应变曲 线相比较，拉伸和压缩屈服前旳曲线基本重叠， 即拉伸、压缩时旳弹性模量及屈服应力相同，但 屈服后，因为试样愈压愈扁，应力-应变曲线不断 上升，试样不会发生破坏。
试样旳变形将随之消失。
这表白这一阶段内旳变形都是
弹性变形，因而涉及线性弹性阶段
在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 旳应力最高限
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
弹性力学性能
百分比极限与弹性极 限
大部分韧性材料百分比极限与弹性 极限极为接近，只有经过精密测量才干 加以区别。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
卸载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
再加载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
将卸载再加载曲线与原来旳应力-应变曲线进行比较(图 中曲线OAKDE上旳虚线所示)，能够看出：K点旳应力数值远 远高于A点旳应力数值，即百分比极限有所提升；而断裂时旳 塑性变形却有所降低。这种现象称为应变硬化。工程上常利 用应变硬化来提升某些构件在弹性范围内旳承载能力。
延伸率和截面收缩率旳数值越大，表白材料旳韧性越 好。工程上一般以为δ>5％者为韧性材料； δ＜5％者为脆 性材料。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
材料压缩试验，一般采用短试样。低碳钢压 缩时旳应力-应变曲线。与拉伸时旳应力-应变曲 线相比较，拉伸和压缩屈服前旳曲线基本重叠， 即拉伸、压缩时旳弹性模量及屈服应力相同，但 屈服后，因为试样愈压愈扁，应力-应变曲线不断 上升，试样不会发生破坏。
试样旳变形将随之消失。
这表白这一阶段内旳变形都是
弹性变形，因而涉及线性弹性阶段
在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 旳应力最高限
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
弹性力学性能
百分比极限与弹性极 限
大部分韧性材料百分比极限与弹性 极限极为接近，只有经过精密测量才干 加以区别。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
材料力学性能教学课件材料在其他静载荷下的力学性能
材料力学性能教学课件 PPT：材料在其他静载荷 下的力学性能
在本课程中，我们将介绍材料在不同静载荷下的力学性能，帮助您更好地了 解材料的失效机制和如何评估和测试不同类型的载荷。
概述
静力学基础
掌握静力学的基本概念和原理，为后续讨论材料性能打下基础。
不同类型载荷
介绍剪切力、弯曲力、压力等不同类型的静力载荷，认识它们的特点和作用。
1 力学特征
定义压力和压力应力，并 介绍材料在压力作用下的 典型变形形态。
2 失效原因分析
详细解释压力作ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下材料 失效的原因，包括压扁、 压碎、压痕形成等方面。
3 评估方法和实验指导
介绍材料在压力作用下的 评估方法和实验指导，帮 助学生掌握实验技能和数 据分析方法。
总结
评估重要性
总结不同静力载荷下的材料性能，强调评估和实验 方法的重要性。
探究思维
鼓励学生用探究的思维方式理解材料失效的本质和 测试方法的意义。
讨论与互动
提供讨论和探究的机会，鼓励学生分享实验操作和数据处理的结果，增加实 践经验和学科交流。
实验案例
给出实际案例，引导学生思考不同的载荷对于材料强度的影响以及如何选择合适的实验方法。
剪切力下的材料性能
1
剪切力和应力
定义剪切力和剪切应力，说明剪切作用下材料失效的典型特征。
2
失效原因分析
介绍常见的剪切失效原因和材料在剪切条件下的微观变形机制。
3
评估方法和实验指导
详细介绍常见的剪切强度测试方法和实验操作指导，帮助学生掌握实验技能和数据分析方法。
弯曲力下的材料性能
弯曲应力和强度
定义弯曲应力和强度，并介绍材 料在弯曲条件下的断裂模式和发 生机制。
在本课程中，我们将介绍材料在不同静载荷下的力学性能，帮助您更好地了 解材料的失效机制和如何评估和测试不同类型的载荷。
概述
静力学基础
掌握静力学的基本概念和原理，为后续讨论材料性能打下基础。
不同类型载荷
介绍剪切力、弯曲力、压力等不同类型的静力载荷，认识它们的特点和作用。
1 力学特征
定义压力和压力应力，并 介绍材料在压力作用下的 典型变形形态。
2 失效原因分析
详细解释压力作ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下材料 失效的原因，包括压扁、 压碎、压痕形成等方面。
3 评估方法和实验指导
介绍材料在压力作用下的 评估方法和实验指导，帮 助学生掌握实验技能和数 据分析方法。
总结
评估重要性
总结不同静力载荷下的材料性能，强调评估和实验 方法的重要性。
探究思维
鼓励学生用探究的思维方式理解材料失效的本质和 测试方法的意义。
讨论与互动
提供讨论和探究的机会，鼓励学生分享实验操作和数据处理的结果，增加实 践经验和学科交流。
实验案例
给出实际案例，引导学生思考不同的载荷对于材料强度的影响以及如何选择合适的实验方法。
剪切力下的材料性能
1
剪切力和应力
定义剪切力和剪切应力，说明剪切作用下材料失效的典型特征。
2
失效原因分析
介绍常见的剪切失效原因和材料在剪切条件下的微观变形机制。
3
评估方法和实验指导
详细介绍常见的剪切强度测试方法和实验操作指导，帮助学生掌握实验技能和数据分析方法。
弯曲力下的材料性能
弯曲应力和强度
定义弯曲应力和强度，并介绍材 料在弯曲条件下的断裂模式和发 生机制。
《材料力学性能》PPT课件
反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
注：所有退火状态和高温回火的金属与合金都有包辛格效应。 可用来研究材料加工硬化的机制。
精选ppt
19
精选ppt
20
消除包申格效应的方法：
(1) 预先进行较大的塑性变形； (2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶
温度下退火，如钢在400-500℃，铜合金在250-270℃退 火。
如果施加交变载荷，且最大应力低于宏观弹性极限，加载速率比较大， 则也得到弹性滞后环（图b） 。
如果交变载荷中最大应力超过宏观弹性极限，就会得到塑性滞后环（图 c） 。
精选ppt
16
金属的循环韧性
定义：
金属材料在交变载荷（或振动）下吸收不可逆变形功 的能力，也称为金属的内耗或消振性。
意义：
材料力学性能指标具体数值的高低表示材料 抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质 量的主要依据。
精选ppt
3
第1章 静载荷下材料的力学性能
1.1 应力-应变曲线
拉伸试验是工业上应用最广泛的基本力学性能试 验方法之一。本章将详细讨论金属材料在单向拉 伸静载荷作用下的基本力学性能指标如：屈服强 度、抗拉强度、断后伸长率和断面伸长率等。
循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以 高循环韧性对于降低机器的噪声，抑制高速机械的振 动，防止共振导致疲劳断裂意义重大。
精选ppt
17
1.2.4、包申格效应（Bauschinger）
精选ppt
18
包申格效应的定义：
金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，残 余应变约1-4%，卸载后再同向加载，规定残余 伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加；
精选ppt
24
注：所有退火状态和高温回火的金属与合金都有包辛格效应。 可用来研究材料加工硬化的机制。
精选ppt
19
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20
消除包申格效应的方法：
(1) 预先进行较大的塑性变形； (2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶
温度下退火，如钢在400-500℃，铜合金在250-270℃退 火。
如果施加交变载荷，且最大应力低于宏观弹性极限，加载速率比较大， 则也得到弹性滞后环（图b） 。
如果交变载荷中最大应力超过宏观弹性极限，就会得到塑性滞后环（图 c） 。
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金属的循环韧性
定义：
金属材料在交变载荷（或振动）下吸收不可逆变形功 的能力，也称为金属的内耗或消振性。
意义：
材料力学性能指标具体数值的高低表示材料 抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质 量的主要依据。
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第1章 静载荷下材料的力学性能
1.1 应力-应变曲线
拉伸试验是工业上应用最广泛的基本力学性能试 验方法之一。本章将详细讨论金属材料在单向拉 伸静载荷作用下的基本力学性能指标如：屈服强 度、抗拉强度、断后伸长率和断面伸长率等。
循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以 高循环韧性对于降低机器的噪声，抑制高速机械的振 动，防止共振导致疲劳断裂意义重大。
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1.2.4、包申格效应（Bauschinger）
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18
包申格效应的定义：
金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，残 余应变约1-4%，卸载后再同向加载，规定残余 伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加；
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材料力学性能课件(金属的应力腐蚀和氢脆断裂)PPT课件
九江学院材料科学与工程学院 杜大明
材料力学性能
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
5
二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征 （一）应力腐蚀断裂机理
九江学院材料科学与工程学院
杜大明
材料力学性能�来自第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
6
�
�
�
（1）当应力腐蚀敏感的材料置于腐蚀介质中，首先在 金属的表面形成一层保护膜，它阻止了腐蚀进行，即 所谓“钝化”。 （2）由于拉应力和保护膜增厚带来的附加应力使局部 地区的保护膜破裂，破裂处基体金属直接暴露在腐蚀 介质中，成为微电池的阳极，产生阳极溶解。 （3）阳极小阴极大，所以溶解速度很快，腐蚀到一定 程度又形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又可能 重新破坏，发生新的阳极溶解。这种保护膜反复形成 反复破裂的过程，就会使某些局部地区腐蚀加深，最 后形成孔洞。 （4）孔洞的存在又造成应力集中，更加速了孔洞表面 附近的塑性变形和保护膜破裂。这种拉应力与腐蚀介 质共同作用形成应力腐蚀裂纹。
九江学院材料科学与工程学院 杜大明
材料力学性能 2.白点
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
20
�白点：以氢分子的形式存在于缺陷处，多呈圆形或椭 圆形，而且轮廓分明，表面光亮呈银白色，故称白点 。 � 原因：由于某种原因致使材料中含有过量的氢，因 氢的溶解度变化（通常是随温度降低，金属中氢的溶 解度下降），过饱和氢未能扩散外逸，而在某些缺陷 处聚集成氢分子所造成的。一旦发现发裂，材料便无 法挽救。但在形成发裂前低温长时间保温，则可消除 这类白点。
九江学院材料科学与工程学院 杜大明
材料力学性能
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
17
四、防止应力腐蚀的措施
�（1）降低应力 �如能将构件所承受的应力降低到临界应力以下，则 可以避免应力腐蚀开裂。 � （2）改变介质条件 �改变介质条件可以减小或消除材料的应力腐蚀开裂 敏感性。 �（3）选用合适的合金材料 �一定的合金只在相应的介质中才显示应力腐蚀开裂 敏感性。 �（四）采用电化学保护 �由于金属在介质中只在一定的电极电位范围内才会 产生应力腐蚀开裂。采用外加电位的方法，使金属在 介质中的电位远离应力腐蚀开裂敏感电位区域。
材料力学性能
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
5
二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征 （一）应力腐蚀断裂机理
九江学院材料科学与工程学院
杜大明
材料力学性能�来自第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
6
�
�
�
（1）当应力腐蚀敏感的材料置于腐蚀介质中，首先在 金属的表面形成一层保护膜，它阻止了腐蚀进行，即 所谓“钝化”。 （2）由于拉应力和保护膜增厚带来的附加应力使局部 地区的保护膜破裂，破裂处基体金属直接暴露在腐蚀 介质中，成为微电池的阳极，产生阳极溶解。 （3）阳极小阴极大，所以溶解速度很快，腐蚀到一定 程度又形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又可能 重新破坏，发生新的阳极溶解。这种保护膜反复形成 反复破裂的过程，就会使某些局部地区腐蚀加深，最 后形成孔洞。 （4）孔洞的存在又造成应力集中，更加速了孔洞表面 附近的塑性变形和保护膜破裂。这种拉应力与腐蚀介 质共同作用形成应力腐蚀裂纹。
九江学院材料科学与工程学院 杜大明
材料力学性能 2.白点
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
20
�白点：以氢分子的形式存在于缺陷处，多呈圆形或椭 圆形，而且轮廓分明，表面光亮呈银白色，故称白点 。 � 原因：由于某种原因致使材料中含有过量的氢，因 氢的溶解度变化（通常是随温度降低，金属中氢的溶 解度下降），过饱和氢未能扩散外逸，而在某些缺陷 处聚集成氢分子所造成的。一旦发现发裂，材料便无 法挽救。但在形成发裂前低温长时间保温，则可消除 这类白点。
九江学院材料科学与工程学院 杜大明
材料力学性能
第6章 金属的应力腐蚀与氢脆断裂
17
四、防止应力腐蚀的措施
�（1）降低应力 �如能将构件所承受的应力降低到临界应力以下，则 可以避免应力腐蚀开裂。 � （2）改变介质条件 �改变介质条件可以减小或消除材料的应力腐蚀开裂 敏感性。 �（3）选用合适的合金材料 �一定的合金只在相应的介质中才显示应力腐蚀开裂 敏感性。 �（四）采用电化学保护 �由于金属在介质中只在一定的电极电位范围内才会 产生应力腐蚀开裂。采用外加电位的方法，使金属在 介质中的电位远离应力腐蚀开裂敏感电位区域。
材料物理性能与力学性能PPT课件
3. 弹性模量的影响因素
弹性模量是构成材料的离子或分子之间键合强度的主 要标志，凡是影响键合强度的因素均能影响弹性模量。 如：键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温 度、加载方式和速度等。
第22页/共119页
1）键合方式和原子结构 共价键、离子键、金属键----较高 分子键----较弱 原子半径越大，E越小
5）温度----温度升高，E降低 特例：橡胶。其弹性模量随温度升高而增加。
第25页/共119页
6）加载条件和负荷持续时间 加载方式、速率和负荷持续时间对金属材料、陶瓷材料 影响很小。 对于高分子聚合物，负荷时间延长，E下降。
第26页/共119页
4、比例极限和弹性极限
p
Fp A0
Fp：比例极限对应的应力 A0 ：试棒的原始截面面积
第39页/共119页
第四节 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理 定义：材料微观组织的相邻部分产生永久性位移，并不 引起材料破裂的现象。 1：金属材料的塑性变形机理：滑移、孪生 滑移系越多，塑性越好
复习： 滑移：晶体的一部分对于另一部分沿一定晶面和晶向发生相对
滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。 滑移通常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。
第6页/共119页
五、本课程学习注意问题：
预备知识：材料力学和金属学方面的基本理论知识。 理论联系实际:是实用性很强的一门课程。某些力学性能指
标根据理论考虑定义,而更多指标则按工程实用 要求定义。 重视实验: 通过实验既可掌握力学性能的测试原理，又可 掌握测试技术，了解测试设备，进一步理解所 测的力学性能指标的物理意义与实用意义。 做些练习: 加深理解――巩固所学的知识。
消除方法：进行较大塑性变形；再结晶退火
材料力学课件第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能-圣维南原理
§2-3 拉压杆的应力与圣维南原理
思考： 杆、 杆材料相同， 杆截面面积大于 杆，
3. 什么量适合量度安全程度？
横截面正应力 ？
1.若 ， 哪根杆危险？
哪根杆危险？
2. 若
一、拉压杆横截面上的应力
1.实验观测（见动画）
实验观测
谢谢Βιβλιοθήκη 房屋支撑结构桥梁§2-1 引言
拉压杆工程实例
连杆
曲柄滑块结构
飞机起落架
高压电线塔
外力特点：外力或其合力的作用线沿杆件轴线。
变形特点：轴向伸长或缩短为主要变形。
拉压杆：外力或其合力的作用线沿杆件轴线的杆件。
拉压杆定义与力学特征
思考：下列杆件是不是拉压杆？为什么？
D
A
B
C
轴力定义：合力作用线通过截面形心且沿杆轴线的内力。 符号规定：拉力为正，压力为负。
基本假设：连续、均匀、各向同性
内力计算：截面法（截、取、代、平）
应力（ s, t），应变（e, g ），胡克定律（剪切胡 克定律）
第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能
§2-1 引言
§2-3 拉压杆的应力与圣维南原理
§2-4 材料拉伸时的力学性能
§2-5 材料拉压力学性能的进一步研究
（1）
（2）
合力
合力
(1)解： 计算内力（轴力）
计算应力
(2)解：
二、拉压杆斜截面上的应力
问题：斜截面上有何应力？如何分析？
横截面上正应力分布均匀
横截面间的纤维变形相同
斜截面间的纤维变形相同
斜截面上应力均匀 分布
分析：
应力最大值：
求斜截面正应力与切应力分量
;
三、圣维南原理
材料力学性能教学课件材料在冲击载荷下的力学性能
总结词：材料的能量吸收能力是指在冲击载荷作用下，材料能够吸收的能量大小。材料的能量吸收能力与其种类、状态和结构等因素有关。
材料的抗冲击性能指标
冲击韧性是衡量材料抵抗冲击载荷破坏能力的重要指标。
总结词
冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收能量、抵抗破坏的能力。它受到材料的内部结构、温度、试样形状和尺寸等因素的影响。冲击韧性值越大，表示材料抵抗冲击载荷的能力越强。
通过在材料表面进行涂层或处理，改变其表面结构和性能，以达到提高抗冲击性能的目的。
表面处理和涂层技术可以在不改变材料本身性能的情况下，提高其抗冲击性能。例如，在金属表面进行喷涂、电镀或化学镀等处理，可以形成具有高硬度和高韧性的涂层，从而提高其抗冲击和耐磨性能。同时，表面处理还可以改变材料的表面粗糙度、硬度和附着力等性能，从而提高其抗冲击能力。
感谢观看
THANKS
材料力学性能教学课件ppt材料在冲击载荷下的力学性能
材料力学性能概述材料在冲击载荷下的力学性能材料的抗冲击性能指标提高材料抗冲击性能的方法
目录
材料力学性能概述
材料力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些特性与材料的内部结构和化学成分密切相关，是材料科学和工程领域研究的重要内容。
详细描述
疲劳裂纹扩展速率是指在循环载荷作用下，裂纹扩展的速率。它是评估材料在交变应力作用下的耐久性和可靠性的重要指标。疲劳裂纹扩展速率越小，表示材料的疲劳寿命越长，抵抗裂纹扩展的能力越强。
提高材料抗冲击性能的方法
通过添加合金元素，改变材料的成分，以达到提高抗冲击性能的目的。
合金元素的添加可以改变材料的晶体结构、相变行为和微观组织，从而提高材料的韧性、强度和耐冲击性能。例如，钢中添加铬元素可以提高其抗腐蚀和耐磨性能，而铝合金中添加镁元素则可以提高其强度和抗冲击性能。塑性ຫໍສະໝຸດ 材料在冲击载荷下的力学性能
材料力学性能-动画
F 2F HB S D πD（ - D2 -d2 ）
图1 .2 .7 布氏硬度测试原理
图1 .2 .8 布氏硬度测试示意
2.洛氏硬度（HR）
(1)测试原理 洛氏硬度值用主载荷 作用下试样产生塑性变形 压痕深度BD来确定。 图1 .2 .9 洛氏硬度测试原理示意 (2)表示方法 硬度标尺：HRA、 HRB 、 HRC，C标尺最常用。如 250HRC。 (3)适用范围 在批量的成品或半成品 质量检验中广泛使用，也 可测定较薄工件或表面有 图1 .2 .10 洛氏硬度测试 较薄硬化层的硬度。
图1 .2 .11 维氏硬度测试原理示意
1.裂纹扩展的基本形式
(Ⅰ) 张开型 图1 .2 .12
(Ⅱ) 滑开型 裂纹扩展的基本形式
(Ⅲ) 撕开型
2.应力场强度因子ＫⅠ
衡量裂纹尖端 附近应力场强弱程 度的力学参量称为 应力场强度因子， 用KⅠ表示。其表 达式为：
图1 .2 .13
裂纹尖端附近应力场示意
图1 .1 3 韧性、脆性断裂示意
2.测得的主要力学性能指标
(1)弹性极限： 材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，以
“σe”表示,单位为MPa。
(2)弹性模量：材料在弹性变形的阶段内，直线的斜率。以“E ”表示，
单位为MPa。E 值反映材料的刚度大小。 通常材料一定， E 值变化很小。
E tan
图1 .1 .1 弹性变形示意
2.塑性变形
载荷增加到一定程 度时，材料发生的变形 不能完全消失而一部分 被保留下来, 被保留的 变形称之为塑性变形或 永久变形。如图1 .1 .2 所示。
图1 .1 .2 塑性变形示意
3.断裂
断裂前出现明显宏 观塑性变形的断裂称为 韧性断裂；在断裂前没 有宏观塑性变形的断裂 称为脆性断裂。如图 1 .1 .3所示。
材料的力学性能 强塑性PPT课件
一、强度和塑性
1. 强度：材料或构件在一定载荷下抵抗永久变形和断裂的 能力称为强度。（强度是材料整体抵抗变形和断裂的能力） 2. 弹性：物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来 形状的性质。 3. 塑性：在某种给定载荷下,材料产生永久变形的特性。 一但发生塑性形变则无法恢复。
F F
第1页/共10页
二、拉伸试验
拉伸试验是在静拉力的作用 下，对试样进行轴向拉伸， 直至将试样拉断，通过测量 拉伸中力和试样伸长之间的 关系来判断材料的性能。
1. 实验仪器
万能材料试验机
第2页/共10页
2.拉伸原理
第3页/共10页
3.拉伸标准试样
标准试样直径为d，标距长度为L。 标距L和直径d之间有两种关系：L=5d或者 L=10d。
ψ=（S0-S1）/S0 其中S0表示试样原始横截面积；S1表示试样拉断后颈缩处最小横 截面积。
第7页/共10页
四、强化练习
某厂购进一批15钢，从中支取d0=10mm的原型界面短试样，经拉伸试验，测得 Fb=33.8KN，Fs=20.6KN，l1=65mm，d1=6mm。试问这批钢材是否合格。 （GBT699-1999规定，15钢的力学性能指标为σs =375MP，σb= 225MP，δ= 27%，ψ=55%；已知该15钢实际测得数据大于GBT标准即为合格）
第4页/共10页
三、力-伸长曲线分析 1.力-伸长曲线
冷变形强化
屈服
颈缩
第5页/共10页
断裂
2.拉伸试验中的强度指标
1)屈服强度：屈服现象是指试样在试样过程中，外载荷不变的情 况下依然继续变形。
σs=Fs/S0 其中：Fs是试样屈服时承受的拉伸力（N）；S0是试样原始横截面 积（m2）。
1. 强度：材料或构件在一定载荷下抵抗永久变形和断裂的 能力称为强度。（强度是材料整体抵抗变形和断裂的能力） 2. 弹性：物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来 形状的性质。 3. 塑性：在某种给定载荷下,材料产生永久变形的特性。 一但发生塑性形变则无法恢复。
F F
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二、拉伸试验
拉伸试验是在静拉力的作用 下，对试样进行轴向拉伸， 直至将试样拉断，通过测量 拉伸中力和试样伸长之间的 关系来判断材料的性能。
1. 实验仪器
万能材料试验机
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2.拉伸原理
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3.拉伸标准试样
标准试样直径为d，标距长度为L。 标距L和直径d之间有两种关系：L=5d或者 L=10d。
ψ=（S0-S1）/S0 其中S0表示试样原始横截面积；S1表示试样拉断后颈缩处最小横 截面积。
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四、强化练习
某厂购进一批15钢，从中支取d0=10mm的原型界面短试样，经拉伸试验，测得 Fb=33.8KN，Fs=20.6KN，l1=65mm，d1=6mm。试问这批钢材是否合格。 （GBT699-1999规定，15钢的力学性能指标为σs =375MP，σb= 225MP，δ= 27%，ψ=55%；已知该15钢实际测得数据大于GBT标准即为合格）
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三、力-伸长曲线分析 1.力-伸长曲线
冷变形强化
屈服
颈缩
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断裂
2.拉伸试验中的强度指标
1)屈服强度：屈服现象是指试样在试样过程中，外载荷不变的情 况下依然继续变形。
σs=Fs/S0 其中：Fs是试样屈服时承受的拉伸力（N）；S0是试样原始横截面 积（m2）。
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图1 .1 .1 弹性变形示意
2.塑性变形
载荷增加到一定程 度时，材料发生的变形 不能完全消失而一部分 被保留下来, 被保留的 变形称之为塑性变形或 永久变形。如图1 .1 .2 所示。
图1 .1 .2 塑性变形示意
3.断裂
断裂前出现明显宏 观塑性变形的断裂称为 韧性断裂；在断裂前没 有宏观塑性变形的断裂 称为脆性断裂。如图 1 .1 .3所示。
K Yσ
a
图1 .2 .14 裂纹扩展示意
单位为MPa· 1/2 。 m
1.3.1 冲击韧度
材料的韧性是指材料 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ塑性变形和断裂的全过程中 吸收能量的能力，它是材料塑 性和强度的综合表现。 材料在冲击载荷作用下抵抗 破坏的能力称为冲击韧度。 1.摆锤冲击实验 冲击韧度值用公式表示：
图1 .1 3 韧性、脆性断裂示意
2.测得的主要力学性能指标
(1)弹性极限： 材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，以
“σe”表示,单位为MPa。
(2)弹性模量：材料在弹性变形的阶段内，直线的斜率。以“E ”表示，
单位为MPa。E 值反映材料的刚度大小。 通常材料一定， E 值变化很小。
E tan
图1 .2 .11 维氏硬度测试原理示意
1.裂纹扩展的基本形式
(Ⅰ) 张开型 图1 .2 .12
(Ⅱ) 滑开型 裂纹扩展的基本形式
(Ⅲ) 撕开型
2.应力场强度因子ＫⅠ
衡量裂纹尖端 附近应力场强弱程 度的力学参量称为 应力场强度因子， 用KⅠ表示。其表 达式为：
图1 .2 .13
裂纹尖端附近应力场示意
图1 .3.4
疲劳断裂示意
3.维氏硬度(HV) (1)测试原理 和布氏硬度试验原 理基本相同。 (2)表示方法 例如：640HV30/20。 (3)适用范围 用于测量金属镀层 薄片材料和化学热处理后的 表面硬度。 各硬度值之间大致有以 下关系： 布氏硬度值在200～450 范围内，HBS(HBW)=10HRC； 布氏硬度值小于450HBS， HBS≈HV。
图1 .3.1 冲击试样
k
Ak S0
(J/cm2)
国家标准现已规定用 Ak作为韧性判据。
图1 .3.2 冲击试验
1.3.2 疲劳强度
1.疲劳强度
疲劳强度是指材料经 无数次交变载荷作用而不断裂 的最大应力值用σ-1表示，单 位为MPa，它表现了材料抵抗 疲劳断裂的能力。 2.疲劳断裂 零件在循环应力作用 下,在一处或几处产生局部永 久性累积损伤,经一定循环次 数后突然产生断裂的过程,称 为疲劳断裂.如图1.3.4示意。 疲劳断裂由疲劳裂纹 产生—扩展—瞬时断裂三个阶 段组成。
F 2F HB S D πD（ - D2 -d2 ）
图1 .2 .7 布氏硬度测试原理
图1 .2 .8 布氏硬度测试示意
2.洛氏硬度（HR）
(1)测试原理 洛氏硬度值用主载荷 作用下试样产生塑性变形 压痕深度BD来确定。 图1 .2 .9 洛氏硬度测试原理示意 (2)表示方法 硬度标尺：HRA、 HRB 、 HRC，C标尺最常用。如 250HRC。 (3)适用范围 在批量的成品或半成品 质量检验中广泛使用，也 可测定较薄工件或表面有 图1 .2 .10 洛氏硬度测试 较薄硬化层的硬度。
2）断面收缩率ψ ψ＝［(S0－S1)/S0］×100%
图1 .2 .5 屈服强度示意
1．布氏硬度（HB） (1)测试原理 计算公式：
(2)测定条件 压头为淬火钢球，适于测定硬 度在450以下的材料，如结构钢、铸 铁及非铁合金等，以HBS表示；压头 为硬质合金，以HBW表示，适于测定 硬度值在450以上的材料，最高可测 650HBW。 (3)表示方法 例如：120HBS10/1000/30。 (4)适用范围 铸铁、铸钢、非铁金属材料及 热处理后钢材毛坯或半成品。
图1 .2 .2 弹性极限和弹性模量示意
图1 .2 .3 弹性模量与结构刚度示意
(3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2
(4) 抗拉强度σb
(5) 塑性 1）断后伸长率δ δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意：δ和δ5的区别。 图1 .2 .4 屈服点与抗拉强度
图1 .2 .6 δ和δ5的区别
2.塑性变形
载荷增加到一定程 度时，材料发生的变形 不能完全消失而一部分 被保留下来, 被保留的 变形称之为塑性变形或 永久变形。如图1 .1 .2 所示。
图1 .1 .2 塑性变形示意
3.断裂
断裂前出现明显宏 观塑性变形的断裂称为 韧性断裂；在断裂前没 有宏观塑性变形的断裂 称为脆性断裂。如图 1 .1 .3所示。
K Yσ
a
图1 .2 .14 裂纹扩展示意
单位为MPa· 1/2 。 m
1.3.1 冲击韧度
材料的韧性是指材料 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ塑性变形和断裂的全过程中 吸收能量的能力，它是材料塑 性和强度的综合表现。 材料在冲击载荷作用下抵抗 破坏的能力称为冲击韧度。 1.摆锤冲击实验 冲击韧度值用公式表示：
图1 .1 3 韧性、脆性断裂示意
2.测得的主要力学性能指标
(1)弹性极限： 材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，以
“σe”表示,单位为MPa。
(2)弹性模量：材料在弹性变形的阶段内，直线的斜率。以“E ”表示，
单位为MPa。E 值反映材料的刚度大小。 通常材料一定， E 值变化很小。
E tan
图1 .2 .11 维氏硬度测试原理示意
1.裂纹扩展的基本形式
(Ⅰ) 张开型 图1 .2 .12
(Ⅱ) 滑开型 裂纹扩展的基本形式
(Ⅲ) 撕开型
2.应力场强度因子ＫⅠ
衡量裂纹尖端 附近应力场强弱程 度的力学参量称为 应力场强度因子， 用KⅠ表示。其表 达式为：
图1 .2 .13
裂纹尖端附近应力场示意
图1 .3.4
疲劳断裂示意
3.维氏硬度(HV) (1)测试原理 和布氏硬度试验原 理基本相同。 (2)表示方法 例如：640HV30/20。 (3)适用范围 用于测量金属镀层 薄片材料和化学热处理后的 表面硬度。 各硬度值之间大致有以 下关系： 布氏硬度值在200～450 范围内，HBS(HBW)=10HRC； 布氏硬度值小于450HBS， HBS≈HV。
图1 .3.1 冲击试样
k
Ak S0
(J/cm2)
国家标准现已规定用 Ak作为韧性判据。
图1 .3.2 冲击试验
1.3.2 疲劳强度
1.疲劳强度
疲劳强度是指材料经 无数次交变载荷作用而不断裂 的最大应力值用σ-1表示，单 位为MPa，它表现了材料抵抗 疲劳断裂的能力。 2.疲劳断裂 零件在循环应力作用 下,在一处或几处产生局部永 久性累积损伤,经一定循环次 数后突然产生断裂的过程,称 为疲劳断裂.如图1.3.4示意。 疲劳断裂由疲劳裂纹 产生—扩展—瞬时断裂三个阶 段组成。
F 2F HB S D πD（ - D2 -d2 ）
图1 .2 .7 布氏硬度测试原理
图1 .2 .8 布氏硬度测试示意
2.洛氏硬度（HR）
(1)测试原理 洛氏硬度值用主载荷 作用下试样产生塑性变形 压痕深度BD来确定。 图1 .2 .9 洛氏硬度测试原理示意 (2)表示方法 硬度标尺：HRA、 HRB 、 HRC，C标尺最常用。如 250HRC。 (3)适用范围 在批量的成品或半成品 质量检验中广泛使用，也 可测定较薄工件或表面有 图1 .2 .10 洛氏硬度测试 较薄硬化层的硬度。
2）断面收缩率ψ ψ＝［(S0－S1)/S0］×100%
图1 .2 .5 屈服强度示意
1．布氏硬度（HB） (1)测试原理 计算公式：
(2)测定条件 压头为淬火钢球，适于测定硬 度在450以下的材料，如结构钢、铸 铁及非铁合金等，以HBS表示；压头 为硬质合金，以HBW表示，适于测定 硬度值在450以上的材料，最高可测 650HBW。 (3)表示方法 例如：120HBS10/1000/30。 (4)适用范围 铸铁、铸钢、非铁金属材料及 热处理后钢材毛坯或半成品。
图1 .2 .2 弹性极限和弹性模量示意
图1 .2 .3 弹性模量与结构刚度示意
(3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2
(4) 抗拉强度σb
(5) 塑性 1）断后伸长率δ δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意：δ和δ5的区别。 图1 .2 .4 屈服点与抗拉强度
图1 .2 .6 δ和δ5的区别