第二节 冲击韧性.ppt

第二节 冲击韧性 衡量材料抵抗冲击断裂能力的性能指标叫做冲击韧性。计算式 第三节 交变应力下材料的疲劳极限 随时间而作周期性改变的应力称为交变应力。 1?交变应力的类型及其循环特征 特殊交变应力的两种类型： （1）对称循环交变应力 当r=-1的交变应力称为对称循环交变应力。 （2）脉动循环交变应力 当r=0的交变应力称为脉动循环交变应力。 当应力循环中的最大应力值低于某一极限值时，试件经无限多次应力循环也不断裂，这一极限值叫做材料的疲劳极限 4?热疲劳的概念 构件因交变温度应力所引起的疲劳破坏现象称为热疲劳。 第四节 断裂韧性 1.概述 反映材料抵抗裂纹扩展能力的性能指标称为断裂韧性。 2.裂纹尖端应力强度因子 拉应力垂直于裂缝的裂纹称为张开型裂纹或Ⅰ型裂纹。 3.材料的断裂韧性 （1）断裂韧性的概念 应力强度因子的临界值KC就是材料的断裂韧性。 测试时注意： （i）对试件尺寸要有一定要求,以保证断裂前裂纹尖端只有小范围屈服。 （ii)必须根据有关规范，按一定的规定，合理地确定裂纹开始迅速扩展的临界载荷值。 在腐蚀介质中当强度因子降到某一临界值以下时,裂纹就不会缓慢扩展,这一临界值KISCC就称为应力腐蚀界限强度因子。 (2)用于含裂纹构件的安全计算或使用寿命估算 发生脆断的条件：KI=KIC 裂纹缓慢扩展的速度与应力强度因子的变化幅度的关系： 第五节 硬度 试件压痕球面面积A所承受的平均压力表示材料的硬度值，称为布氏硬度。用HB表示。 3、洛氏硬度 洛氏硬度用HR表示 第六节 提高和改善材料机械性质的途径 1?材料的化学成分和微观组织结构与机械性质的关系 （1）化学成分对机械性质的影响 2?提高和改善材料机械性质的用途 （1）调整、控制材料的化学成分和合金元素含量 （2）进行热处理 高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人 * 冲击韧性的应用： 应力每重复变化一次的过程称为应力循环。 应力循环中最小应力与最大应力之比，可用来表示交变应力的变化的特点称为交变应力的循环特征。以r表示。 应力循环中的最大值和最小值均为一固定值，这一类应力统称为稳定的交变应力。 循环中的最大值和最小值，并不保持固定，这类交变应力统称为不稳定的交变应力。 2?材料在交变应力作用下的破坏特点，疲劳极限 特点： （1）抵抗断裂的极限应力低。 （2）破坏有一个过程。 （3）材料的破坏呈脆性断裂。 以上破坏现象称为疲劳破坏 根据构件使用寿命的要求，取在某一规定应力循环次数下材料所能承受的最大应力值作为名义疲劳极限。 3?影响疲劳极限的主要因素： （1）由构件外形引起的应力集中的影响：K?、K? 返回 （4）工作环境的影响 疲劳极限应为： 对于弯曲和拉压 对于扭转 （2）构件尺寸大小的影响：??、? ? （3）表面加工的影响： ? 返回 解:确定有关系数 有效应力集中系数K? :根据 , , 查图得到 尺寸系数 对于 的车轴 表面加工系数 计算疲劳极限 查K? 查??和? K?是反映裂纹尖端区应力强弱程度的一个物理量，称为应力强度因子。 板厚 各点的应变均发生在平行于板的平面内，这种情况称为平面应变状态。 （2）平面应变断裂韧性的测试原理 （3）外界因素对KIC的影响 4?断裂韧性的应用 （1）合理选择材料和工艺 解:(1)考虑容器超载的安全性 例10-2 已知受内压薄壁容器工作应力?=1200MPa,裂纹深a=1.5mm,裂纹尖端应力强度因子按 计算,试在如下两种钢中进行选材: 两钢种的强度均够,但选A钢比B钢有利. (2)考虑容器抗脆断能力 如选A钢,ns虽高,但KIKIC,要发生脆断;如选B钢,虽然ns较低,但KIKIC,不致发生脆断.所以应选B钢. D——钢球直径 d——压痕直径 h ——压痕深度 1.硬度的概念 2?布氏硬度 h —— 位置压入深度之差； n —— 常数，取值0?002mm； c —— 常数， （2）微观组织结构对机械性质的影响 3?进行冷热变形 (1) 冷压使材料硬化 (2) 热锻使组织致密均匀 * * 高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人