第一章节工程材料力学性能.ppt

本章提要 1、学习目的和要求 通过本章学习，了解工程材料的主要力学性能。 2、课程内容 （1）材料的强度和塑性； （2）材料的硬度； （3）材料的冲击韧度； （4）材料的疲劳强度； （5）材料的断裂韧度。 强度与塑性 硬度 冲击韧度 疲劳强度 第一节 材料的强度与塑性 一、拉伸实验及拉伸曲线 第二节 材料的硬度 材料抵抗其他硬物压入其表面的能力称为硬度，它是衡 量材料软硬程序的力学性能指标。 可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV 第二节 材料的硬度 一、布氏硬度HBW （一）试验原理 第四节 材料的疲劳强度 许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。 本章练习 2、在设计机械时多用哪两种强度指标？为什么？ 3、下列各工件应该采用何种硬度试验方法测定其硬度？ （1）锉刀　（2）黄铜轴套　（3）供应状态的各种碳钢钢材（4） 硬质合金的刀片 4、拉伸试验、疲劳试验、冲击试验在试样承受的应力类型、测定 的性能指标，试验的适合场合等方面区别何在？ 5、拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后， 将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为79mm，颈缩 区的最小直径为4.9mm，试求该材料的延伸率和断面收缩率的值？ 第三节 材料的冲击韧度 （一）实验原理 第四节 材料的疲劳强度 （一）实验原理 疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。 实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。一般试验时规定，钢在经受107次、非铁（有色）金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。 当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ–1表示。 部分工程材料的疲劳极限σ-1（MPa） 过量变形，疲劳 交变弯曲或扭转应力，冲击 弹簧 过量塑性变形，断裂 拉应力，剪切应力 紧固螺栓 主要力学性能指标 主要失效方式 工作条件 零件 本章练习 1、分析下列零件的主要力学性能指标 SDUST 机械工程材料 第一章 工程材料的力学性能 工程材料的性能 使用性能、工艺性能 使用性能：材料在不同的条件下使用，如在载荷、温度、介质、电磁场等作用下将表现出不同的行为，即为材料的使用性能。 工艺性能：材料在加工过程中对所涉及的加工工艺所表面出来的适应性。 工程材料的力学性能（机械性能） 是指金属在外力的作用下，抵抗变形和破坏的能力。 工程材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 静载时材料的力学性能 动载时材料的力学性能 第一节 材料的强度与塑性 第二节 材料的硬度 第三节 材料的冲击韧度 第四节 材料的疲劳强度 第五节 材料的断裂韧度 拉伸试验机 　低碳钢拉伸曲线 拉伸试样的颈缩现象 ΔL F 0 　低碳钢拉伸曲线 　　脆性材料拉伸曲线 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：与低碳钢类似； 3——黄铜：弹性形变、均匀塑性形变和不均匀集中塑性形变； 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。 二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义 (一）强度指标 1.弹性模量E 表征材料在受力时，抵抗弹性变形的能力。 E=σ/ε 2.比例极限σp 表征应变保持线性关系的极限应力值 σp=Fp/Ao?? 3.弹性极限σe 表征不产永久变形的最大抗力。 σe=Fe/Ao ???? 二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义 (一）强度指标 4.屈服强度?s 表征材料发生微量塑性变形时的应力值。 σs=Fs/Ao 5.抗拉强度?b 表征材料断裂前所承受的最大应力值。 σb=Fb/Ao 二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义 (一）强度指标 新老标准中强度指标的区别： （1）老标准内原有的微量塑性变形抗力指标“比例极限”和“弹性极限”在新标准上已由“规定塑性延伸强度Rp”所取代。规定塑性延伸强度是指试样在加载过程中，塑性延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。 对于没有明显屈服现象的金属材料