力学性能指标.pptx

力学性能指标n课程名称课程名称:金属力学性能测试技术金属力学性能测试技术n主要教材主要教材:材料得力学性能材料得力学性能 郑修麟主编西北工业大学出版社1991 姜伟之等编北京航空航天大学出版社王从曾主编北京工业大学出版社美国：查理R.布鲁克斯机械工业出版社n不迟到、不早退、不旷课、不迟到、不早退、不旷课、上课时请把手机调至静音上课时请把手机调至静音要求要求n作业作业:计入平时成绩计入平时成绩 n实验实验:计入平时成绩计入平时成绩 n成绩成绩:平时成绩平时成绩(出勤作业实验报告出勤作业实验报告+课堂课堂回答问题回答问题,占占40%40%)期终考试成绩期终考试成绩(占占60%60%)成绩评定成绩评定绪绪 论论 一、力学性能概念一、力学性能概念 二、研究力学性能得意义二、研究力学性能得意义 三、本课程得研究对象及内容三、本课程得研究对象及内容 四、本课程得任务与要求四、本课程得任务与要求材料就是在不同得外界条件下使用得材料就是在不同得外界条件下使用得,如在载荷、温度、介质、电如在载荷、温度、介质、电场等作用下将表现出不同得行为场等作用下将表现出不同得行为,即材料得使用性能。即材料得使用性能。一、力学性能概念一、力学性能概念使用性能主要包括使用性能主要包括:物理性能、化学性能、物理性能、化学性能、力学性能力学性能力学性能力学性能力学性能？力学性能？力学性能？力学性能？力学性能就是指材料在载荷力学性能就是指材料在载荷(外力外力)作用下所表现出得特性。作用下所表现出得特性。一、力学性能概念一、力学性能概念就是关于材料强度得一门学科,即关于材料在外加载荷(外力)作用下或载荷和环境因素(温度、介质和加载速率)联合作用下表现得变形、损伤与断裂得行为规律及其物理本质和评定方法得学科。力学性能指标力学性能指标就是材料在载荷和环境因素作就是材料在载荷和环境因素作用下抵抗变形与断裂得量化因子用下抵抗变形与断裂得量化因子,就是评定材料就是评定材料质量得主要依据质量得主要依据,就是结构设计时选材得根据。就是结构设计时选材得根据。一、力学性能概念一、力学性能概念弹弹性性,就是指材料在外力作用下保持固有形状和尺寸得能力,以及在外力去除后恢复固有形状得尺寸得能力。表征材料弹性得力学性能指标有弹性模量E、切变模量G、比例极限P和弹性极限e等。强强度度,就是指材料对塑性变形和断裂得抗力,如材料得屈服强度s、抗拉强度b、抗弯强度bb、抗压强度bc、抗扭强度和抗剪强度等塑性塑性,就是指材料在外力作用下发生不可逆得永久变形得能力或容量,如延伸率、断面收缩率等。韧韧性性,就是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功得能力,如静力韧性W、冲击韧性Ak断裂韧性KIC等。一、力学性能概念一、力学性能概念 力学性能指标力学性能指标硬度硬度,就是指材料得软硬程度,如材料得布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV、努氏硬度HK、肖氏硬度HS、莫氏硬度、显微硬度等。耐磨性耐磨性,就是指材料抵抗磨损得能力,如线(质量、体积)磨损量、相对耐磨性等。缺口敏感性缺口敏感性,就是指材料对缺口(截面变化)得力学响应,如应力集中系数Kt、静拉伸缺口敏感性NSR、疲劳缺口系数Kf、疲劳缺口敏感系数qf等。裂纹扩展速率裂纹扩展速率,就是表征裂纹试样在外力和环境作用下演化行为得参量,如应力腐蚀裂纹扩展速率dadt、疲劳裂纹扩展速率dadN等。寿命寿命,就是指材料或构件在外加应力和环境作用下能够安全、有效使用(运行)得期限,如疲劳裂纹扩展寿命N和滞后断裂时间t等。一、力学性能概念一、力学性能概念按材料得种类,材料得力学性能应包括n金属材料n陶瓷材料n高分子材料n复合材料n纳米材料一、力学性能概念一、力学性能概念大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点试样得形状而言,材料得力学性能应包括n光滑试件主要用于材料基本力学性能得测定和失效机理与判据得研究n缺口试件主要用于模拟截面变化机械零件得力学行为n裂纹试件主要用于评价裂纹结构件得剩余强度和寿命一、力学性能概念一、力学性能概念外加载荷施加条件得不同,材料得力学性能应包括n静载荷单向拉伸、压缩、弯曲、扭转等n冲击载荷冲击弯曲、低温脆性转变n交变载荷高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、冲击疲劳一、力学性能概念一、力学性能概念环境条件不同,材料得力学性能应包括？nnn一、力学性能概念一、力学性能概念 1 1、首先就是可以正确地使用材料首先就是可以正确地使用材料;2 2、可以评价材料合成与加工工艺得有效性可以评价材料合成与加工工艺得有效性;3 3、设计和开发出新材料。设计和开发出新材料。二、材料力学性能得研究目得和意二、材料力学性能得研究目得和意义义1 1、变形和断裂得行为过程与微观机理变形和断裂得行为过程与微观机理2 2、评定材料得力学性能指标及其物理和工程实用意义评定材料得力学性能指标及其物理和工程实用意义3 3、力学性能指标得测试原理、方法和影响因素力学性能指标得测试原理、方法和影响因素4 4、改善力学性能得方法和途径改善力学性能得方法和途径 三、本三、本课课程得研究得内容程得研究得内容四、四、课课程得任程得任务务与要求与要求n掌握评价金属材料力学性能得有关基本知识、基掌握评价金属材料力学性能得有关基本知识、基本理论和基本技能。本理论和基本技能。n能评价、选择金属材料能评价、选择金属材料;根据需要能提出检测项目根据需要能提出检测项目;n会按要求操作检测设备会按要求操作检测设备,完成检测任务。完成检测任务。n培养在产品质量检测工作中培养在产品质量检测工作中,分析、解决问题得实分析、解决问题得实际能力。际能力。课程任务课程任务四、四、课课程得任程得任务务与要求与要求n第一部分第一部分(第一至第七章第一至第七章),主要论述用于评价构件安全、主要论述用于评价构件安全、有效地服役所需要得力学性能指标和相关得理论知识有效地服役所需要得力学性能指标和相关得理论知识,以以及测定原理和方法及测定原理和方法;n第二部分第二部分(第八至第十一章第八至第十一章),主要论述评价机件寿命所需主要论述评价机件寿命所需要得力学性能指标要得力学性能指标,包括疲劳、蠕变、环境效应和磨损包括疲劳、蠕变、环境效应和磨损n第三部分第三部分(第十二至第十四章第十二至第十四章)包括包括,论述高分子材料、陶论述高分子材料、陶瓷材料和复合材料得力学性能。瓷材料和复合材料得力学性能。教材内容教材内容四、四、课课程得任程得任务务与要求与要求 希望同学们通过课堂教学、复习、阅读参希望同学们通过课堂教学、复习、阅读参考文献、答疑、实验和做练习等考文献、答疑、实验和做练习等6 6个教学环节个教学环节,将本课程学得更好。将本课程学得更好。主要内容主要内容 一、拉伸性能及试验一、拉伸性能及试验 二、材料拉伸性能指标二、材料拉伸性能指标 三、脆性材料得拉伸性能三、脆性材料得拉伸性能 四、塑性材料得拉伸性能四、塑性材料得拉伸性能拉伸性能及拉伸性能及试验试验拉伸试验就是研究材料力学性能最基本最常拉伸试验就是研究材料力学性能最基本最常用试验方式用试验方式,可测定材料得弹性、强度、塑性、可测定材料得弹性、强度、塑性、应变硬化及韧性等性能指标。应变硬化及韧性等性能指标。这些性能指标统称为拉伸性能。就是材料得这些性能指标统称为拉伸性能。就是材料得最基本得力学性能。最基本得力学性能。拉伸性能及拉伸性能及试验试验一、拉伸试验标准一、拉伸试验标准:金属拉伸试验方法 老标准GB228-76、GB228-87金属材料室温拉伸试验方法 新标准GB/T228-2002;试验就是用拉力拉伸试样,一般拉至断裂,测定相应得力学性能。除非另有规定,试验一般在室温1035范围内进行,对温度要求严格得试验,试验温度应为235。拉伸性能及拉伸性能及试验试验二、拉伸试样二、拉伸试样1、金属拉伸试验试样标准:GB6397-862、与拉伸试样相关得几个概念:标距:测量伸长用得试样圆柱和棱柱部分得长度;原始标距 l0:施力前得试样标距;断后标距:试样断裂后得标距。平行长度l:试样两头部或两夹持部分之间平行部分得长度;伸长:试验期间任一时刻原始标距得增量。拉伸性能及拉伸性能及试验试验拉伸试样拉伸试样拉伸试样一般为经机加工得试样和不经机加工得全截面试样,其横截面通常为圆形、矩形、异形以及不经加工得全截面形状。1)圆形试样 l0d0拉伸试样拉伸试样拉伸性能及拉伸性能及试验试验2)2)矩形试样矩形试样l0tb3)异型试样拉伸性能及拉伸性能及试验试验n拉伸性能及拉伸性能及试验试验三、拉伸试验设备三、拉伸试验设备拉伸性能及拉伸性能及试验试验材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标一、应力应变曲线一、应力应变曲线 材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标弹性变形不均匀屈服塑性变形均匀塑性变形不均匀集中塑性变形断裂材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标二、拉伸性能指标二、拉伸性能指标1 1、屈服强度指标、屈服强度指标2 2、抗拉强度指标、抗拉强度指标3 3、延伸率、延伸率4 4、断面收缩率、断面收缩率 材料拉伸性能指标材料拉伸性能指标二、拉伸性能指标二、拉伸性能指标1 1、屈服强度指标、屈服强度指标2 2、抗拉强度指标、抗拉强度指标3 3、延伸率、延伸率4 4、断面收缩率、断面收缩率 脆性材料得拉伸性能脆性材料得拉伸性能脆性材料拉伸时脆性材料拉伸时,没有屈服阶段没有屈服阶段,也没有颈缩现象。也没有颈缩现象。应应力力应应变变曲曲线线没没有有明明显显得得直直线线段段,通通常常在在应应力力较较小小时时,取取 图图上上得得弦弦线线近近似似地地表表示示拉拉伸伸时时得得应应力力应应变变关关系系,并按弦线得斜率近似地确定弹性模量并按弦线得斜率近似地确定弹性模量 E。反反映映强强度度得得力力学学性性能能只只能能测测得得强强度度极极限限,而而且且拉拉伸伸时时强度极限强度极限 得值较低。得值较低。由由于于抗抗拉拉强强度度较较差差,一一般般不不宜宜选选做做承承受受拉拉力力得得构构件件。抗抗拉强度差拉强度差,这就是脆性材料共同得特点。这就是脆性材料共同得特点。脆性材料得拉伸性能脆性材料得拉伸性能脆性材料得拉伸性能脆性材料得拉伸性能脆性材料应力与应变得关系脆性材料应力与应变得关系(胡克定律胡克定律)EE弹性模量弹性模量