第1部分金属材料的力学性能.ppt

概述 一.常用术语 1.应力与应变 作用在机件上的外力——载荷（静载荷、动载荷） 概述 一、弹性和塑性 一、拉伸试验过程分析 拉伸试验是指用静（缓慢）拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量来测定试样强度、塑性等力学性能的试验。拉伸试样通常采用圆柱形拉伸试样（GB228—87）。 一、弹性和塑性 一、弹性和塑性 2.抗拉强度 抗拉强度是指拉伸试样拉断前所承受的最大量称拉应力，用 符号 表示。 可用下式计算： 式中 ：抗拉强度，MPa； ：拉伸试样承受的最大载荷，N； ：拉伸试样原始横截面积， 。 是表征金属材料有均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是表征金属材料在静拉伸条件下的最大承载能力。 一、弹性和塑性 2.断面收缩率 断面收缩率是指拉伸试样拉断后颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号 表示，可用下式计算： 式中 ：断面收缩率，%； ：拉伸试样原始横截面积， ； ：拉伸试样断口处横截面积， 。 <2～5%，脆性材料； ≈ 5～10%，韧性材料； >10%，塑性材料。 二、硬度 TITANIC 建造中的Titanic 号 TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关 材料在低于?s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用?-1表示。 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 疲劳应力示意图 疲劳曲线示意图 四、疲劳强度 材料的疲劳强度通常在旋转对称弯曲疲劳试验机上测定疲劳曲线,即交变应力与断裂前的循环次数N之间的关系。 疲劳破坏原因: 材料有杂质,表面划痕,能引起应力集中（指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象）,导致微裂纹,裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏。 四、疲劳强度 通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。 轴的疲劳断口 疲劳辉纹（扫描电镜照片） 四、疲劳强度 材料有杂质、表面划伤等缺陷 应力集中 微裂纹 裂纹扩展 破 坏 五、产生疲劳破坏的原因 六、金属材料的其他性能 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性。如，飞机上使用的零件要求比重轻；电机、电器用零件要考虑导电性， 等等。 化学性能：室温或高温时抵抗各种化学作用的能力，也称化学稳定性， 包括耐酸性、耐碱性、抗氧化性等等。如，化工设备、医疗器械要求化学稳定性好。 各种金属材料存在各不相同的使用性能。因此： 必须首先熟悉各种金属材料的主要性能。 根据不同的技术要求，选择合适的金属材料。 六、金属材料的其他性能 如： 医疗器械 →不锈钢。 飞机上使用的零件，要求比重轻，当然强度也要高→铝合金甚至复合材料。 六、金属材料的其他性能 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。 包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切 削加工性能和热处理工艺性能等。 谢谢大家！！！ * ROAD ENERGY ROAD ENERGY 金属材料的力学性能 主讲教师：赵仕梅 Email： zhaosm2010@126.com Tel: 概述 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。 材料的力学性能：指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 神舟一号飞船 F F F’ F F = F’ （MPa） 外力 —— 内力——应力 应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。同截面垂直的称为“正 应力”或“法向应力”，同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。 五万吨水压机 概述 F F