工程材料力学性能课件12.ppt

工程材料力学性能 主讲人 王志云 绪 论 一、材料的性能 1、使用性能： 物理性能（光、热、电、磁等） 力学性能（强度、塑性、硬度、韧性等） 化学性能（氧化、腐蚀等） 2、加工性能： 热加工（铸、锻、焊、热处理等） 冷加工（车、铣、磨等） 特种加工（电火花、激光、离子等） 二、材料力学性能 1、定义：指材料抵抗变形和断裂的能力。 2、材料力学性能具体表征： （1）材料软硬程度的表征。 （2）材料脆性的表征。 （3）材料抵抗外力能力表征。 （4）材料变形能力的表征。 （5）含缺陷材料抗断裂能力的表征。 （6）材料抵抗多次受力能力的表征。 （7）新材料及特种材料性能的表征。 （8）特殊条件下材料性能的表征。 三、材料的基本力学性能 弹性：是指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。 塑性：是材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力． 强度：是材料对变形和断裂的抗力。 寿命：是指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能力，使零件在服役期内安全运行。 四、教材结构和内容 第一部分：第一～四章 阐述材料在一次加载条件下的形变和断裂过程。所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中抗过载失效的能力或安全性。 第二部分：第五～八章 论述疲劳、蠕变、磨损和环境效应四种常见的与时间相关 的失效形式。材料对这四种形式失效的抗力将决定零件的寿命。 第三部分：第九～十一章 介绍陶瓷材料、高分子材料和复合材料的力学性能。 五、本课程学习注意问题： 预备知识：材料力学和金属学方面的基本理论知识。 理论联系实际：是实用性很强的一门课程。某些力学性能 指标根据理论考虑定义，而更多指标则按 工程实用要求定义。 重视实验：通过实验既可掌握力学性能的测试原理，又可 掌握测试技术，了解测试设备，进一步理解所 测的力学性能指标的物理意义与实用意义。 做些练习： 加深理解――巩固所学的知识。 六、课程要求 总学时：40学时。 总成绩：平时成绩20%、考试成绩80% 。 课堂要求：不允许迟到、旷课（计入平时成绩），按时交作业。 第一章 金属在单向静拉伸载荷 下的力学性能 单向静拉伸：工业上应用最广泛的金属力学性能试验方法之一。 特点：温度、应力状态和加载速率确定， 试样为标准的光滑圆柱试样。 目的： 1) 揭示金属材料在静载荷作用下常见的 力学行为，即弹性变形、塑性变形和断裂； 2) 标定基本力学性能指标。 内容：1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线 1.2 弹性变形 1.3 塑性变形 1.4 金属的断裂 1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线 力—伸长曲线：拉伸试验中拉伸力与伸长的关系曲线。 低碳钢的应力—应变曲线 工程应力：载荷除以试件的原始截面积。σ=F/A0 工程应变：伸长量除以原始标距长度。ε=ΔL/L0 变形过程：弹性变形→屈服→均匀塑性变形→塑性失稳→断裂 注意：材料不同，则应力应变曲线的形式不同 1----- 淬火、高温回火后的高碳钢：只有弹性形变、少量的均匀塑性形变； 2---- 低合金结构钢：与低碳钢的曲线类似； 3---- 黄铜：弹性形变、均匀塑性形变和不均匀塑性形变； 4---- 陶瓷、玻璃类材料：只有弹性变形而没有明显的塑性形变； 5---- 橡胶类材料：弹性形变量很大，高达 100% ； 6---- 工程塑料：弹性形变、均匀塑性变形和不均匀集中塑性变形。 工程应力—应变曲线的作用：根据该曲线可获得材料静拉伸条件下的力学性能指标：比例极限 σp 、弹性极限σe 、屈服点σs 、抗拉强度σb 。可提供给工程设计或选材应用时参考。 工程应力—应变曲线的局限：在拉伸过程中，试棒的截面积和长度随着拉伸力的增大是不断变化的，工程应力 — 应变曲线并不能反映实验过程中的真实情况。 真实应力—应变曲线 真实应力：载荷除以试件某一变形瞬间的截面积。S=F/A 真实应变： 工程设计和材料应用中一