第一章工程材料力学性能概念讲述.ppt

第一章 工程材料力学性能 教学目标: 掌握材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理； 金属材料的力学性能 定义 : 金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。 指标 : 弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。 材料的其他性能 物理性能： 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等； 化学性能： 耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等； 工艺性能： 铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。 希腊字母发音 1 Α α alpha a:lf 阿尔法 2 Β β beta bet 贝塔 3 Γ γ gamma ga:m 伽马 4 Δ δ delta delt 德尔塔 5 Ε ε epsilon ep`silon 伊普西龙 6 Ζ ζ zeta zat 截塔 7 Η η eta eit 艾塔 8 Θ θ thet θit 西塔 9 Ι ι iot aiot 约塔 10 Κ κ kappa kap 卡帕 11 ∧ λ lambda lambd 兰布达 12 Μ μ mu mju 缪  13 Ν ν nu nju 纽 14 Ξ ξ xi ksi 克西 15 Ο ο omicron omik`ron 奥密克戎 16 ∏ π pi pai 派 17 Ρ ρ rho rou 肉 18 ∑ σ sigma `sigma 西格马 19 Τ τ tau tau 套 20 Υ υ upsilon jup`silon 宇普西龙 21 Φ φ phi fai 佛爱 22 Χ χ chi phai 西 23 Ψ ψ psi psai 普西 24 Ω ω omega o`miga 欧米伽  1. 强度、刚度、塑性 拉伸试验 1.拉伸试样 GB6397-86规定《金属拉伸试样》有： 圆形、矩形、异型及全截面． 常用标准圆截面试样。 长试样：L0=10d0; 短试样：L0=5d0 拉伸试样 1.1 金属材料力学性能的主要指标 2.拉伸过程 拉伸试验（视频） op段：比例弹性变形阶段； pe段：非比例弹性变形阶段； 平台或锯齿（s段）：屈服阶段； sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。 b点：形成了“缩颈”。 bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。 断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。 k o g f 3.拉伸曲线 退火低碳钢 低、中回火钢 淬火钢及铸铁 中碳调质钢 4.不同材料的拉伸曲线 1．弹性模量（刚度） 在弹性变形范围内，应力与应变的比值（OP的斜率）称为材料的弹性模量，工程上称为刚度，即为： 式中： （MPa）（单位截面上的拉力）； （单位长度上的伸长量）。 弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈大，则使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。金属材料弹性模量E主要决定于金属材料本身的性质，是金属材料最稳定的性能之一。各种加工工艺对其影响甚小，在室温下，钢的弹性模量大都是在19×104～22×104MPa之间，但弹性模量随温度的升高逐渐降低。 2．屈服强度 屈服强度是静拉伸过程中开始产生塑性变形时的应力，即为拉伸曲线上S点的载荷大小与试棒原始截面积之比，用σS表示： σS=Fs /A0(Mpa) 但有些材料没有明显的屈服点S，因此，规定以试样产生0.2%残余变形时的应力值作为该材料的条件屈服强度，以σ0.2表示。 对于有些零件在工作中不允许发生塑性变形，所以σS 是设计中材料强度的主要参数，是材料的重要力学性能指标之一。 ★强度: 材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。 3．抗拉强度 抗拉强度是静拉伸过程中试样被拉断前的最大应力，即材料拉伸曲线上B点时的载荷大小与原始截面之比，用σb表示： 抗拉强度表示材料在拉力作用下抵抗断裂的能力，是设计和选材的重要力学性能指标之一。 合金化、热处理、冷热加工对材料的σS、σb数值会发生很大的影响。 4.★塑性: