材料力学——基材料力学性能的进一步研究.ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料力学,第十六章,材料力学性能的进一步研究,第十六章 材料力学性能的进一步研究,161,概述,162,应变速率及应力速率对材料力学性能的影响,163,温度对材料力学性能的影响,164,温度与时间对材料力学性能的影响,蠕变与松弛,165,冲击荷载下材料的,力学性能 冲击韧度 转变温度,材料力学性能的进一步分析,161,概述,前面第一章中介绍了材料在高温、静载（用准静态试验）拉伸、压缩时的力学性能。实际的结构物或构件往往是在比较复杂的条件下工作的，例如，石油化工设备中有些机器的工作温度很低，而内燃机或燃气轮机的工作温度很高；汽轮机的叶片在高温下长期受很大的离心力作用；预应力钢筋混凝土中的预应力钢筋或钢丝束则在常温下长期在很高的预拉应力下工作；桥梁、吊车梁以及绝大多数的动力机械所受荷载多是随时间交替变化的；风动机械、气锤、常规武器则经常受到冲击载荷的反复作用，等等。因此在强度计算时常需考虑这些因素对材料力学性能的影响。,材料力学性能的进一步分析,162,应变速率及应力速率对材料力学性能的影响,试验结果指出，在应变速率超过 以后，材料的力学性能就显著地受到应变速率的影响。使构件的应变速率 超过 的荷载，习惯上称为动荷载。,一、应变速率对材料力学性能的影响,材料力学性能的进一步分析,应力速率与屈服极限的关系,0 20 40 60 80 100,320300280260240220200,s,s,(,MPa,),s,(,MPa/s,),低碳钢,O,s,e,1,静荷载,2,动荷载,二、应力速率对材料力学性能的影响,在实验室内测定材料的屈服极限时，加载速率也就是试样中的应力速率。,温度对材料力学性能的影响,材料力学性能的进一步分析,163,温度对材料力学性能的影响,但在260以前随温度的升高，,b,反而增大，同时,、,却减小。但象低碳钢这种在260以前的特征，并非所有的钢材都具有。,总趋势:,温度升高,E,、,S,、,b,下降；,、,增大。,0 100 200 300 400 500,216177137700600500400300200100,10090,80,70,60,50,40,30,20,10,E,d,材料力学性能的进一步分析,温度对铬锰合金力学性能的影响,20001750150012501000,750,500,250,0,-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800,20001750150012501000,750,500,250,0,-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800,d,80,70,60,50,40,30,20,10,0,材料力学性能的进一步分析,P,(kN),-,-,-,-,-,-,0 5 10 15,302010,0,D,l,(mm),-,-,-,0 5 10 15,302010,0,P,(kN),D,l,(mm),温度降低，塑性降低，强度极限提高,材料力学性能的进一步分析,应力不变,温度越高蠕变越快,T,1,T,2,T,3,T,4,s,1,s,2,s,3,s,4,温度不变,应力越高蠕变越快,二、应力松弛：,在一定的高温下，构件上的总变形不变时，弹性变形会随时间而转变为塑性变形，从而使构件内的应力变小。这种现象称为应力松弛。,杆也是自己长了一段,！,材料力学性能的进一步分析,经过较长时间后卸载,加静载,材料力学性能的进一步分析,温度不变,e,2,e,1,e,3,初应力越大，松弛的初速率越大,初始弹性应变不变,T,1,T,3,T,2,温度越高，松弛的初速率越大,材料力学性能的进一步分析,165,冲击荷载下材料的,力学性能 冲击韧度 转变温度,温度降低，,b,增大，结构反而还发生低温脆断，原因何在？,温度降低，,b,增大，但材料的冲击韧性下降，且抗断裂能力基本不变，所以，结构易发生低温脆断。,材料力学性能的进一步分析,1.冲击试验试件,40,55,40,55,10,10,10,10,2,R,0.5,2,R,1,V,型切口试样,U,型切口试样,试件,材料力学性能的进一步分析,2.冲击试验,试件,材料力学性能的进一步分析,“U”型口试件的冲击韧性：,“V”型口试件的冲击韧性：,冷脆：温度降低，冲击韧性下降的现象称为冷脆。,当温度降低到某一温度下时，材料在发生塑性变形之前就因拉断而破坏，这就是材料的的冷脆。而上述温度则称为脆性转变温度或简称转变温度。,材料力学性能的进一步分析,本章结束,