(材料性能学)FH4-弯扭压.ppt

材料性能学 第4章 材料的扭转、弯曲、压缩性能 4.1 应力状态软性系数 4.2 扭转 4.2.1 扭转试验 4.2.2 扭转试验的特点及应用 4.3 弯曲 4.3.1 弯曲试验 4.3.2 弯曲试验的特点及应用 4.4 压缩 4.4.1 压缩试验 4.4.2 压缩试验的特点及应用 小结： 应力状态软性系数α 扭转、弯曲、压缩试验 的特点及应用。 例1 常温静载下，低碳钢拉伸： 例2 常温静载下，铸铁试件： §4.2 扭转（Torsion Test） 一、扭转试验 试样：do=10mm，标距Lo=50，100mm，圆柱试样。 扭转图：扭矩M-扭转角4 （L0上两截面间的相对扭转角） §4.3 弯曲（bend,flexure） 1. 试样：圆柱形，矩形。 2. 加载方式：三点弯曲，四点弯曲。 4、主要性能指标： 1)规定非比例弯曲应力σpb。 2）抗弯强度σbb： 弯曲弹性模量Eb， 断裂挠度fb， 断裂能量 U等 二、弯曲试验的特点 1.难加工的脆性材料→ →试样形状简单、操作方便， 无拉伸时试样偏斜对试验结果的影响,显示塑性。 §4.4 压缩（Compression Test ） 一、压缩试验 二、压缩试验的特点 1. 单向压缩,α=2→ →脆性材料的塑韧性评定。 2、多向不等压缩α＞2，→脆性更大的材料。 小结： 应力状态软性系数α 扭转、弯曲、压缩试验 的特点及应用。 谢 谢！ * * 付 华 石家庄铁道大学 材料应用时，内部应力状态十分复杂，拉→压、扭、弯、缺口（台阶孔洞、螺纹等）试样截面突变，不均匀 。 汽车曲轴 4.1 应力状态软性系数 切应力：塑性变形，韧性断裂→最大切应力： 正应力：脆性解理断裂→最大正应力： 应力状态软性系数: α越大，应力状态越软→易于塑变 光滑试样：塑性屈服 带有环形深切槽的试样： 无塑性变形，沿切槽根部脆断； 切槽→应力集中→两向和三向拉伸应力状态。 例3 大理石试件: 轴向压力→塑性变形 三向压应力状态。 受压：有塑性变形。 受拉：脆性断口。 表4-1 不同加载方式的应力状态软性系数（ν=0.25） 软 脆性材料的塑性指标（易于显示金属的塑性行为）。 硬 塑性材料的脆性倾向，材料本身的性能没变，改变的是使用性能（受力状态） 主要性能指标： 1、规定非比例扭转应力τp： 2、扭转屈服强度τs: 3、抗扭强度极限τb： 4、剪切模量：G 二、扭转试验的特点及应用 α=0.8 1、脆性的材料 → →显示塑性行为。 2、高塑性材料→ → 充分显示材料的塑变能力； 塑变均匀，无缩颈。 3、检验表面质量→ →表面应力最大，心部较小； 敏感反映表面缺陷和表面性能， 研究表面强化工艺。 4、测定材料切断抗力的最可靠方法。 （扭转时：σmax≈τmax）。 切断断口：断面与试样轴线垂直，回旋状塑变痕迹（切应力） 5、根据断口特征判定是正断还是切断： 正断断口： 断面与试样轴线约成450角， 呈螺旋斜劈状 正应力作用→脆性材料。 扭转 扭转 木纹状断口： 沿轴线形成纵向剥层成裂纹。 夹杂物，偏析在轧别过程中沿轴向分布， 使轴向切断抗力↓。 一、弯曲试验 3. 内部应力状态： 正应力：表面最大，中心为零， 应力方向改变。 弯矩-挠度f曲线 2.评定表面质量→ →表面应力最大， 灵敏地反映表面缺陷 No：塑性材料→ → 弯曲不能使这些材料断裂。 采用拉伸实验。 压缩曲线： 试样：圆柱形，正方形截面， 高度：h0=1～2d0 (边长)（防止纵向失稳） 端面光滑 （减小端面摩擦的影响） 脆性材料的压缩性能指标： ①规定非比例压缩应力σpc： σpc0.01 , σpc0.2 . ②抗压强度σbc： 其它：压缩弹性模量 Ec 脆性材料： 铸铁、陶瓷材料等。 压缩→塑性切断； 拉伸→脆性正断 。 No：塑性材料→ → 压缩不能使这些材料断裂。 不用压缩实验。 滚动轴承的套圈、滚动体→ → 多向压缩→ → 接近实际服役条件。 硬度试验方法： 压入法→α＞2 微小区域抵抗塑变断裂。