10-10-27高等材料力学-力学性能[精品].ppt

* ＝ * 温度越高蠕变越快 应力越高蠕变越快 s1 s2 s3 s4 温度不变 应力不变 T1 T2 T3 T4 * 应力松弛 在一定的高温下，构件上的总变形不变时，弹性变形会随时间而转变为塑性变形，从而使构件内的应力变小 —— 称为应力松弛 * 温度不变 e2 e1 e3 初应力越大 松弛的初速率越大 初始弹性应变不变 T1 T3 T2 温度越高 松弛的初速率越大 * 一维应力蠕变理论 由实验资料可知，蠕变量、蠕变率、应力随时间及温度之间存在着较复杂的关系。因为影响蠕变的因素很多，蠕变的机理复杂，而且对不同材料，不同温度和应力等条件下符合的情况亦不同，所以要得出统一的蠕变公式极为困难，为此人们提出某些假设，以最少的变量来反映蠕变的主要因素，建立蠕变理论。 * 蠕变理论主要有： 陈化理论； 时间硬化理论； 应变硬化理论；塑性滞后理论等 而应用较多的则是时间硬化理论与应变硬化理论。 * * 对于金属材料而台，蠕变曲线的第一、第二阶段往往具有几何相似的性质，故： * 在工程上许多材料符合下面的形式 式中应力指数n约在2与10之间，即蠕变应变与应力之间存在很强的非线性关系。 * 当蠕变时间不太长时符合 * 据此得到陈化理论公式 * 松弛情况 则有 * * 时间硬化理沦 该理论认为，在蠕变过程小照变率降低显示出材料硬化的主要因素是时间，而与蠕变变形无关。因此该理论公式可描述为：当温度一定时，应力、蠕变率与时间关系如下： * 对陈化理论公式对时间求导 * 应变硬化理论 最原始的设想是：蠕变过程中有类似于高温下金属加工硬化的现象(反映在塑性变形过程中屈服应力有所提高)， 亦有蠕变硬化现象(反映在蠕变过程中蠕变率降低)，它与塑性变形的程度有关而与时间无关。 * 应变硬化理论 * * 恒速理论 除上述理论外，为适应工程实际情况的应用，有些学者提出描述第二阶段的近似公式，如Norton公式 * 五、其它 （冲击荷载下材料力学性能 ·冲击韧度·转变温度） 温度降低，?b增大，结构反而还发生低温脆断 原因何在？ 温度降低，?b 增大， 但材料的冲击韧性下降 且抗断裂能力基本不变，所以，结构易发生低温 脆断 * 试件 1.冲击试验试件 40 55 40 55 10 10 10 10 2 R 0.5 2 R1 V型切口试样 U型切口试样 * * ① “U”型口试件的冲击韧性： ②“V”型口试件的冲击韧性： ③ 冷脆：温度降低，冲击韧性下降的现象称为冷脆 * 机械零件的计算准则 机械零件的失效及其类型 失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能 失效形式：变形、断裂、腐蚀、磨损、老化、打滑和松动 　　等，也有复合型式的失效 工作能力——机械零件具有足够的抵抗失效的能力 计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则 　　因为失效类型不同，所以机械零件的工作能力类型也不同，故机械零件的计算准则也不同 * 载荷和应力1 载荷和应力 １、载荷 动载荷：由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷 静载荷 变载荷 按是否随时间变化，载荷 机械零件的计算准则 2、应力 应力 静应力 循环应力 smax─最大应力； smin─最小应力 sm─平均应力； sa─应力幅值 r ─应力比（循环特性） 循环应力 * 载荷和应力3 对称循环 脉动循环 常见的循环应力 对称循环应力 r = -1、 sm＝0 　脉动循环应力 r=0、 smin＝0 静应力 r=1 静应力（可看作是循环应力的一个特例） 静应力只在静载荷作用下产生，循环应力可由变载荷产生，也可 由静载荷产生。 机械零件的计算准则 * 强度准则 强度：指机械零件工作时抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。 强度条件有两种表示方法： 1） 用应力表示： ≤ ＝ 2）用安全系数表示： ≥ ＝ 式中： —计算最大应力 —极限应力 —计算安全系数 —许用应力 —许用安全系数 注：对于切应力，只须将上述各公式中的 换成 　即可。 机械零件的计算准则 强度准则 * 静应力下的强度 一、静强度 在静应力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性变形或断裂。材料种类不同，所取极限应力也不同。 塑性材料 单向应力状态下： ， 复合应力状态下： 按第三或第四强度理论计算当量应力。 脆性材料 单向应力状态下： ， 复合应力状态下： 按第一强度理论计算当量应力。 对于塑性材料和组织不均匀的材料（如灰铸铁），在计算静强度时，可不考虑应力集中的影响。 对于组织均匀的低塑性材料（如淬火钢），在计算静强度时，应考虑应力集中的影响。 机械零件的计算准则 * 挤压强度 挤压应力：两零件之间为面接触时