工力章材料的力学性能PPT讲稿.ppt

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1、工力章材料的力学性能工力章材料的力学性能第1页，共36页，编辑于2022年，星期六材料在外载作用下的变形和强度特性。变形弹性变形弹性变形（外力去除后变形消失）塑性变形塑性变形（外力去除后变形保留）强度屈服强度屈服强度断裂强度断裂强度（抗拉、抗压、抗弯强度等）断裂韧性断裂韧性10-0 10-0 绪论绪论第2页，共36页，编辑于2022年，星期六材料在外载作用下的变形和强度特性。材料在静载下的力学性能材料在静载下的力学性能材料在疲劳载荷下的力学性能材料在疲劳载荷下的力学性能材料在冲击载荷下的力学性能材料在冲击载荷下的力学性能n金属材料n陶瓷材料n高分子材料n复合材料材料的常温力学性能材料的常温力学

2、性能材料的高温力学性能材料的高温力学性能材料的低温力学性能材料的低温力学性能第3页，共36页，编辑于2022年，星期六材料力学性能的测试方法加载装置加载装置加载装置加载装置测试装置测试装置测试装置测试装置材料试验机材料试验机动力源：液压电动控制部分：开环控制闭环控制（负反馈）电测法光测法夹具：拉伸、压缩、弯曲机械、液压、气动第4页，共36页，编辑于2022年，星期六材料力学性能的测试方法比例极限屈服强度极限强度o(MPa)fyftedabc0.2%0.2(MPa)o第5页，共36页，编辑于2022年，星期六材料的力学性能指标n弹性模量n泊松比n屈服强度n截面收缩率、延伸率n抗拉强度、抗压强度、

3、抗剪强度n各种极限应力指标n冲击吸收功n硬度n断裂韧性第6页，共36页，编辑于2022年，星期六应力速率对材料力学性能的影响应力速率对材料力学性能的影响低碳钢O1静荷载2动荷载应力速率与屈服极限的关系0 20 40 60 80 100320300280260240220200s(MPa)(MPa/s)第7页，共36页，编辑于2022年，星期六总趋势:温度升高,E、S、b下降；、增大。温度下降,b增大；、减小。0 100 200 300 400 500216177137700600500400300200100100908070605040302010E温度对低碳钢力学性能的影响10-110-1

4、高温下材料的力学性能高温下材料的力学性能1、短时高温下的力学性能：第8页，共36页，编辑于2022年，星期六20001750150012501000 750 500 250 0-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 80706050403020100温度对铬锰合金力学性能的影响第9页，共36页，编辑于2022年，星期六-P(kN)-0 5 10 15 302010 0 Dl(mm)-0 5 10 15 302010 0 P(kN)Dl(mm)温度降低，塑性降低，强度极限提高纯铁中碳钢 第10页，共36页，编辑于2022年，星期六温度降低，温度降低

5、，b增大，为什么结构会发生低温脆断？增大，为什么结构会发生低温脆断？第11页，共36页，编辑于2022年，星期六2.2.蠕变：蠕变：在一定的高温下，即使构件上的应力不变，塑性变形却随时间而缓慢增加，直至破坏。这种现象称为蠕变。注意：应力没增加，杆自己在变长！P经过较长时间后P加静载第12页，共36页，编辑于2022年，星期六构构件件的的工工作作段段不不能能超超过过稳稳定定阶阶段段！tOABCDE不稳定阶段稳定阶段加速阶段破坏阶段 0材料的蠕变曲线第13页，共36页，编辑于2022年，星期六应力不变温度越高蠕变越快T1T2T3T41234温度不变应力越高蠕变越快第14页，共36页，编辑于2022

6、年，星期六3.3.应力松弛：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。杆也是自己变长了一段杆也是自己变长了一段！经过较长时间后卸载加静载第15页，共36页，编辑于2022年，星期六温度相同213初应变越大，松弛的初速率越大初始弹性应变不变T1T3T2温度越高，松弛的初速率越大第16页，共36页，编辑于2022年，星期六温度降低，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。10-210-2冲击吸收功冲击吸收功第17页，共36页

7、，编辑于2022年，星期六1.冲击试验试件40554055101010102R 0.52R1V型切口试样U型切口试样试件第18页，共36页，编辑于2022年，星期六2.冲击试验试件第19页，共36页，编辑于2022年，星期六“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。第20页，共36页，编辑于2022年，星期六第21页，共36页，编辑于2022年，星期六交变应力交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这 种应力称为交变应力。折铁丝折铁丝PP10-310-3交变应力下材料的疲劳极限交变应力下材料的疲劳极限第22页，共36页，编辑于202

8、2年，星期六交变应力（Alternating Stress）：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，称为交变应力第23页，共36页，编辑于2022年，星期六第24页，共36页，编辑于2022年，星期六1 1、交变应力的类型及其应力比、交变应力的类型及其应力比、交变应力的类型及其应力比、交变应力的类型及其应力比平均应力平均应力平均应力平均应力应力幅应力幅应力幅应力幅应力每重复变化一次的过程称为一个应力每重复变化一次的过程称为一个应力每重复变化一次的过程称为一个应力每重复变化一次的过程称为一个应力循环应力循环应力循环应力循环。应力循环中最小应力与最大应力之比，称为交变应应力循环中最小应力与最大应力

9、之比，称为交变应应力循环中最小应力与最大应力之比，称为交变应应力循环中最小应力与最大应力之比，称为交变应力的力的力的力的应力比应力比应力比应力比，用来表示交变应力的变化特点。，用来表示交变应力的变化特点。，用来表示交变应力的变化特点。，用来表示交变应力的变化特点。第25页，共36页，编辑于2022年，星期六分类分类分类分类（1 1）对称循环交变应力）对称循环交变应力）对称循环交变应力）对称循环交变应力 当当当当 maxmax=-=-minmin，即即即即r=-1r=-1的交变应力称为对称循环交变应力的交变应力称为对称循环交变应力的交变应力称为对称循环交变应力的交变应力称为对称循环交变应力第26

10、页，共36页，编辑于2022年，星期六（2 2）脉动循环交变应力）脉动循环交变应力）脉动循环交变应力）脉动循环交变应力 当当当当 maxmax00、minmin=0=0（或或或或 maxmax=0=0、minmin01)：光滑试件的疲劳极限光滑试件的疲劳极限光滑试件的疲劳极限光滑试件的疲劳极限同尺寸具有应力集中的试件的疲劳极限同尺寸具有应力集中的试件的疲劳极限同尺寸具有应力集中的试件的疲劳极限同尺寸具有应力集中的试件的疲劳极限第32页，共36页，编辑于2022年，星期六（2）构件尺寸的影响（随着试件横截面尺寸的增大，）构件尺寸的影响（随着试件横截面尺寸的增大，疲劳极限会相应地降低）疲劳极限会相

11、应地降低）或()尺寸系数(1)：第33页，共36页，编辑于2022年，星期六（3）构件表面质量的影响（表面质量越高，疲劳极限越高）构件表面质量的影响（表面质量越高，疲劳极限越高）表面质量系数(1)：第34页，共36页，编辑于2022年，星期六（4）工作环境的影响）工作环境的影响在腐蚀环境中的构件，材料的疲劳极限一般都明显降低。在腐蚀环境中的构件，材料的疲劳极限一般都明显降低。当钢的工作温度在当钢的工作温度在300C400C以下时，温度对疲劳极以下时，温度对疲劳极限的影响不大，超过限的影响不大，超过400度以后，随着温度的升高疲劳度以后，随着温度的升高疲劳极限也会下降。极限也会下降。构件在对称循环时的疲劳极限应为：构件在对称循环时的疲劳极限应为：构件在对称循环时的疲劳极限应为：构件在对称循环时的疲劳极限应为：第35页，共36页，编辑于2022年，星期六 提高构件疲劳强度的主要措施提高构件疲劳强度的主要措施(1)、减缓应力集中（会显著提高构件的疲劳极限）、减缓应力集中（会显著提高构件的疲劳极限）(2)、提高表面光洁度（表面质量越高，疲劳极、提高表面光洁度（表面质量越高，疲劳极 限越高）限越高）(3)、增强表面强度（降低表面裂纹出现概率）、增强表面强度（降低表面裂纹出现概率）第36页，共36页，编辑于2022年，星期六