航空工程材料金属的力学性能.pptx

航空工程材料及成型工艺第 1 章金属的力学性能1我国自行研制的12500吨水压机机身高33.65米，机上有3座横梁、4根立柱和6只工作缸。3座横梁的重量是100～300吨，下横梁是用100多块钢板拼焊成的；4根立柱各长18米，直径1米，重80吨，立柱上的螺丝帽一个重5 ～ 6重。2002年2月18日，运行38年后，突发事故，一根立柱轰然断裂。 航空工程材料及成型工艺金属的力学性能指材料受外力作用时所表现的性能。静强度、硬度、塑性、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能以及蠕变、蠕变—疲劳性能等。1 航空工程材料及成型工艺本章目录1.1 刚度与弹性1.2 强度与塑性1.3 硬 度1.4 韧性1.5 疲劳强度1.6蠕变及蠕变-疲劳断裂 1第1章 金属的力学性能1.1 刚度与弹性Stiffness ＆ elasticity 弹性是物体本身的一种特性，发生弹性形变后可以恢复原来的状态的一种性质。刚度是机械零件和构件抵抗变形的能力。标准拉伸试验、标准试样、应力与应变 长试样短试样?应力：外力与试样原始横截面积之比。?应变：试样标距的增量与原始标距之比。1.1 刚度与弹性应力—应变曲线 将标准试样施加轴向拉伸载荷，使之发生形变直至断裂，得到应变随应力变化的关系曲线，称为：应力—应变曲线低碳钢的应力—应变曲线1.1 刚度与弹性应力—应变曲线A点所对应的应力为材料承受最大弹性变形时的应力，称为弹性极限。低碳钢的应力—应变曲线1.1 刚度与弹性应力—应变曲线A’点所对应的应力为保持这种比例关系的最大应力，称为比例极限。低碳钢的应力—应变曲线1.1 刚度与弹性应力—应变曲线??在弹性变形范围内，应力与应变的比值称为弹性模量E。低碳钢的应力—应变曲线1.1 刚度与弹性结论 弹性模量是材料最稳定的性质之一，它的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他的材料强化手段（如热处理、冷热加工、合金化等）对弹性模量的影响很小。 材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，其指标即为弹性模量。而对于具体零件，其刚度不仅与材料的弹性模量有关，还可以通过增加横截面积或改善截面形状的方法来提高零件的刚度。第1章 金属的力学性能1.2 强度与塑性强度 strength 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。强度指标屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。塑性plasticproperty 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力。塑性指标伸长率和断面收缩率。1.2 强度与塑性屈服强度在BC段，持续发生塑性变形而应力却不增加，材料的这种现象称为屈服。?yield strength低碳钢的应力一应变曲线屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力。1.2 强度与塑性Yield stength实际上，多数材料的屈服阶段不很明显或从拉伸曲线上看不出BC这一阶段。低碳钢的应力—应变曲线1.2 强度与塑性Yield stength?????1.2 强度与塑性抗拉强度tensile strengthCD段为均匀塑性变形阶段。在这一阶段，应力随应变增加而增加，产生应变强化。变形超过D点后，试样开始发生局部塑性变形，出现颈缩，随应变增加，应力明显下降，并迅速在E点断裂。低碳钢的应力—应变曲线1.2 强度与塑性抗拉强度?低碳钢的应力—应变曲线1.2 强度与塑性塑性材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力材料的塑性指标为伸长率和断面收缩率。1.2 强度与塑性伸长率??1.2 强度与塑性断面收缩率试样断裂后，横截面积最大缩减量与原始横截面积之比的百分率称为断面收缩率Ψ。1.2 强度与塑性伸长率与断面收缩率的比较δ与Ψ的数值越大，材料在断裂前发生的变形越大，材料的塑性越好。1.2 强度与塑性伸长率与断面收缩率的比较用Ψ表示材料的塑性比用δ表示更接近真实情况。1.2 强度与塑性用Ψ表示材料的塑性比用δ表示更接近真实情况。原因：①有些材料在拉伸试验时会出现局部颈缩，而有些材料则不会。②由于不同长度的试样所得伸长率不同，长度越大，伸长率越小。δ10δ51.2 强度与塑性材料的塑性指标具有重要的实际意义。①塑性良好的材料，冷压成型好。飞机和发动机上的许多薄壁零件，如蒙皮、翼肋、燃烧室零件等都是冷压成型的，使用的材料都应具有良好的塑性。1.2 强度与塑性材料的塑性指标具有重要的实际意义。②具有一定塑性的零件，在使用过程中万一超载或形成应力集中，它可产生少量塑性变形，由于加工硬化效应而使它的强度提高，不致突然断裂。如果塑性不够而产生脆性的突然断裂，这在工程上是很危险的。第1章 金属的力学性能1.3 硬 度Hardness材料抵抗局部塑性变形的能力。硬度高，材料的耐磨性就好硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。1