1.1.2金属材料的力学性能-冲击韧性、疲劳极限.pptxVIP

金属材料的力学性能冲击韧性、疲劳第一章第2节

飞机头突然断掉：其实金属也会累第2页2002年，一架由我国台湾飞往香港的波音747客机在澎湖附近海域解体坠毁，造成包括机组成员在内共225人不幸罹难。事后调查认为，飞机上一块修补过的蒙皮发生了严重的金属疲劳开裂，造成机尾脱落，最终导致飞机因舱体失压而解体。人累了会疲劳，怎么金属也会疲劳？

目录1疲劳2冲击韧性

01冲击韧性

第5页冲击韧性以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷。许多机器零件和工具在工作过程中，往往要受到冲击载荷的作用，如：蒸汽锤的锤杆、冲模和锻模、飞机的起落架等。在设计受冲击载荷件时，其性能指标不能单纯用静载荷作用下的指标来衡量，而必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力

第6页冲击韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力常用一次摆锤冲击试验来测定材料的冲击韧性。将待测的材料加工成带有缺口的标准试样，放在试验机的支座上，放置时，试样缺口应背向摆锤的冲击方向。再将具有一定重量的摆锤举至一定的高度，使其获得一定的初始势能，然后使摆锤自由落下，将试样冲断。试样冲断后，摆锤继续回升。

第7页冲击韧性试样冲断所吸收的能量即是摆锤冲击试样所做的功，称为冲击吸收功。计算公式中，H为摆锤举起的高度h为冲断试样后摆锤回升的高度。冲击吸收功等于摆锤冲击试样前后的势能差

第8页冲击韧性材料的冲击韧性，用符号αk表示。冲击韧性值就是试样缺口处单位截面积上消耗的冲击功。冲击韧性值低的材料称为脆性材料断裂时无明显变形，断口呈金属光泽；冲击韧性值高的材料称为韧性材料断裂时发生明显塑性变形，断口呈纤维状。

第9页冲击韧性冲击韧性值的大小与很多因素有关。不仅受试样形状、表面粗糙度、内部组织的影响，还与试验时的环境温度有关。冲击试验是在一次大能量冲击下的破坏性试验。而生产中绝大多数零件受到的是无数次小能量的反复冲击。对于这样的零件，用冲击韧性来设计显然是不符合实际的。实践证明，在小能量多次冲击条件下，其冲击抗性主要取决于材料的强度和塑性。

02疲劳极限

第11页疲劳极限——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）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳

第12页疲劳极限疲劳破坏是机械零件失效的主要形式之一。80%机械零件失效属于疲劳破坏，且疲劳破坏前没有明显的变形而突然破断。在疲劳试验及机上，可以测得交变应力与循环次数的关系曲线，称为疲劳曲线。材料承受的最大交变应力越大，则断裂时应力循环次数越少，反之则越大。

第13页疲劳极限疲劳极限：材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力。用σ-1表示。钢铁材料规定循环次数为107，有色金属合金为108。

第14页疲劳极限一般认为，机械零件之所以产生疲劳断裂，是由于材料表面或内部存在某些缺陷，如夹杂物、划痕、尖角、气孔等。在交变应力作用下，这些地方的局部应力大于屈服强度，从而产生局部塑性变形而导致形成微小裂纹，这些微小裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，导致零件受力截面逐渐减小，以致不能承受所加载荷而突然断裂。

第15页小结

第16页作业

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