电子课件-《机械基础（多学时）》-A02-84382-3.pptVIP

1．了解材料的力学性能及其应用。 §2—3　材料的力学性能 2．在万能试验机上观察：在静载荷作用下，低碳钢拉伸、铸铁拉伸和压缩时的现象，记录试验过程和结果，解释力学性能。 机械零件或工具在使用过程中往往要受到各种形式外力的作用，这就要求制成零件或工具的金属材料必须具有承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。 一、材料的力学性能及其应用 金属材料在外力作用下表现出来的力学性能指标： 强 度 塑 性 硬 度 冲击韧性 疲劳强度 1．强度及其应用 根据载荷的作用方式分类 强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强度的大小用应力表示。 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度 抗拉强度——是通过拉伸试验测定的。它利用拉伸试验机产生的静拉力，对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量变化的载荷和试样的伸长量，直至断裂，并根据测得的数据，计算得出有关的力学性能指标。 拉伸试验机 塑性——材料受力后断裂前产生塑性变形的能力。 2．塑性及其应用 塑性衡量 断后伸长率A（试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率） 断面收缩率Z（试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率） 硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，材料的耐磨性越好。 3．硬度及其应用 硬度表示 布氏硬度（HBW） 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC） 维氏硬度（HV） 4．冲击韧性及其应用 冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 二、静载拉压力学试验 低碳钢和铸铁件拉伸时的应力—应变曲线 a) b) 低碳钢和铸铁件压缩时的应力—应变曲线 a) b) 万能试验机上对低碳钢和铸铁件分别进行拉伸、压缩试验 1．拉伸时的应力—应变曲线 （1）低碳钢 根据等截面直杆的低碳钢材料拉伸试验所得应力—应变曲线图，拉伸过程可分为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。 低碳钢拉伸时的应力—应变曲线 实际上在σ—ε图中，a和a′两点非常接近，所以工程上对弹性极限和比例极限并不作严格区分。 1）比例极限 a点是应力与应变成正比的最高点，与a点相对应的应力值称为比例极限。 a′点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限值，称为弹性极限。 低碳钢拉伸时的应力—应变曲线 2）屈服强度 屈服——这种应力几乎不变，应变却不断增加，从而产生明显的塑性变形的现象。 屈服阶段——材料出现屈服现象的过程。 屈服强度——当金属材料呈现屈服现象时，金属材料出现塑性变形而力不增加的应力点。 上屈服强度（ReH）——试样发生屈服而力首次下降前的最高应力 下屈服强度（ReL）——在屈服期间，不计初期瞬时效应时的最低应力 通常把材料的下屈服强度作为材料的屈服强度。 3）抗拉强度 抗拉强度（Rm）——应力—应变曲线中强化阶段的最高点 d 所对应的应力值，是试件断裂前能承受的最大应力值。 冷 作 硬 化 材料在常温下预拉到强化阶段，使其发生塑性变形，然后卸载，当再次加载时，其比例极限和屈服强度有所提高而塑性降低的现象称为冷作硬化。 冷作硬化现象可经退火消除。 工程中常利用该性质来提高材料在弹性阶段的承载能力。 （2）灰铸铁 铸铁拉伸时的应力—应变曲线 没有明显的直线阶段和屈服阶段，在应力不大的情况下就突然断裂。抗拉强度Rm是衡量脆性材料的唯一指标。 2．压缩时的应力—应变曲线 （1）低碳钢 低碳钢压缩时的应力—应变曲线 低碳钢在压缩时的比例极限、屈服强度和弹性模量均与拉伸时大致相同。但在屈服强度以后，不存在抗拉强度。 （2）灰铸铁 铸铁压缩时的应力—应变曲线 铸铁压缩时的σ—ε曲线无明显的直线部分，因此只能认为近似符合胡克定律。此外，也不存在屈服强度。 铸铁的抗压强度远高于其拉伸时的抗拉强度，宜作承受压力构件的材料。 构架 3. 塑性材料和脆性材料力学性能的主要区别 （1）塑性材料断裂前有显著的塑性变形，还有明显的屈服现象，而脆性材料在变形很小时突然断裂，无屈服现象。 （2）塑性材料拉伸和压缩时的比例极限、屈服强度和弹性模量均相同，又因为塑性材料一般不允许达到屈服强度，所以其抵抗拉伸和压缩的能力相同。脆性材料抵抗拉伸的能力远低于抵抗压缩的能力。 常用的力学性能指标及其含义