--材料力学性能第一章1

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

e
e
2 e
2E
弹性极限→屈服强度
韧性
表示金属材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大功。
吸收功→储备能量 ???
储能 减震
恒力碟簧支吊架
第二节 弹性变形
1.2.5 滞弹性
(1)突然加载OA,产生瞬时应变Oa 而后产生附加应变Ah (2)快速卸载Be,产生瞬时应变He 而后产生附加应变eO
滞弹性
在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象。
a a′
小结
k
现象:
屈服
加工硬化
颈缩
p k
性能指标: 0
(%)
屈强比低,材料塑性好;
屈强比
屈强比高,材料抗变形能力好。 σs/ σb
比例极限 弹性极限 屈服强度 抗拉强度 断裂强度
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质 1.2.2 胡克定律 1.2.3 弹性模量与刚度 1.2.4 弹性比功 1.2.5 滞弹性
第一部分 金属的变形
应力-应变曲线单向静载荷
蠕 变

弹性变形 其他静载荷

劳பைடு நூலகம்塑性变形

断裂基础
摩 擦 磨
力学行为

形应 力



冲击载荷
第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
静载荷:温度、应力状态和加载速率都固定不变。 动载荷:冲击载荷、循环载荷等。
1. 静拉伸性能
静 载
2. 静扭转性能

3. 静弯曲性能
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质

总结 弹性变形特点:
1. 可逆性:卸载后变形消失 2. 单值性:应力应变一一对应

3. 变形性小:0.5%~1%

1.2.1 弹性变形及其实质 物理本质 晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
r0 r1
F A
Ar02
r2
r4
F=Fmax时,克服引力,拉开两个原子,此为弹性下的断裂——理论正断强度 但是,通常拉开n分之一个原子间距就发生了塑性变形——塑性变形机理取代弹性变形
形成平断口,断口平面与轴线垂直。
灰铸铁拉伸试样与断口
第一节 应力-应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形,不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料:玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的-曲线
弹性模量
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E:正弹性模量 G G:切弹性模量 虎克定律
第二节 弹性变形
1.2.2 胡克定律
(一)
简单应力状态的胡克定律
1.单向拉伸
y
y
E
x z y
2.剪切和扭转
G
y
E
(1-1) (1-2)
3.E、G的关系
G E
2(1 )
(1-3)
(二) 广义胡克定律
1
1 E
[
1
( 2
3 )]
2
1 E
[
2
( 3
1)]
3
1 E
[
3
( 1
4. 静压缩性能
第一节 应力-应变曲线
第一节 应力-应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形,不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料:玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的-曲线
断口特征
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E:正弹性模量 G G:切弹性模量 虎克定律
2 )]
(1-4)
第二节 弹性变形
1.2.3 弹性模量与刚度
弹性模量
刚度 工程上的弹性模量
当应变为一个单位时,弹性模量即等于弹性应力, 即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。这个定义 对金属而言是没有任何意义的,因为金属材料所能产生 的弹性变形量是很小的。
金属材料 铁 铜 铝
铁及低碳钢 铸铁
弹性变形阶段 塑性变形阶段
弹性变形:外力去除后变形随之消失,这种变形称为弹性变形。
塑性变形:外力去除后变形不会消失,留下永久性形变,这种 变形称为塑性变形。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k 0a段
发生弹性变形,与脆性材料相似。
p
变形量为0.5%~1%,卸载后变形
消失。
0
(%)
σp和σe哪个大?
m ′0 为总变形量,其中弹性变形量和塑性变形量各为哪段?
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k bk段
发生不均匀塑性变形。
k
0 (%)
断裂极限 表征金属材料抵抗断裂能力,用σk表示。
实际断裂强度:Sk
颈缩
材料可能发生的局部截面缩减的现象。 材料的承载能力下降。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
(%)
屈服极限 屈服强度,表征金属材料对塑性变形的抗力,用σs表示。
意义
表明金属材料开始发生大规模塑性变形。
屈服强度的测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k a ′b段
发生均匀塑性变形。 形变强化(加工硬化):屈服 后欲变形必须不断加载,随塑 变增大,变形抗力增大。
(%)
抗拉极限 表征金属材料的极限承载能力,用σb表示。
比例极限 应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值σp。 弹性极限 材料能够完全弹性恢复的最高应力值σe。
比例极限和弹性极限很难实际测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k aa ′段
发生屈服变形。
载荷不增加或反而减少,试样还 继续伸长的现象。 变形量为1%~3%,屈服后,材料 出现明显塑变,表面滑移带。
第一节 应力-应变曲线
1.1.2 塑性材料的拉伸性能
P


s
(N) pe
b
(MPa)
k
Pp Pk
p k
0
lb
lu
l伸长(mm) 0
lk
b
u
k
(低碳钢的拉伸力-伸长曲线)
(低碳钢的应力-应变曲线)
(%)
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k (%)
0a段 aa ′段 a ′b段 bk段
产生原因:可能与金属中点缺陷的移动有关。 在仪表和精密机械中,选用重要传感元件的材料时,需要考虑滞弹性问题。
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点 1.3.2 屈服现象和屈服点(屈服强度) 1.3.3 影响屈服强度的因素 1.3.4 应变硬化(形变强化) 1.3.5 缩颈现象和抗拉强度 1.3.6 塑性 1.3.7 静力韧度
低合金钢 奥氏体不锈钢
E/105MPa 2.17 1.25 0.72
2.0 1.7~1.9 2.0~2.1 1.9~2.0
合金化、热处理、冷塑性变 形对弹性模量的影响不大。 ???
刚度大,则挠度小
第二节 弹性变形
1.2.4 弹性比功
表示金属材料吸收弹性变形功的能力,又称弹性比功,应变比能。
e
1 2
是度量材料刚度的系数,或表征材料对弹性变形的抗力。 E、G值高,在相同应力下产生弹性变形就越小。
脆性材料力学特征的主要参量:、E 断裂强度低,但抗压强度高。
max k , k e
车床床身受压载荷:E、G值越高,弹性变形越小。 绝大多数都有些塑性。弹变—均匀塑变—脆断
强硬度高、塑性差
高强度钢、高锰钢、铝青铜、锰青铜
相关文档
最新文档