材料力學性能-動畫

1、圖圖1 .1 .1 彈性變形示意彈性變形示意2.2.塑性變形塑性變形 載荷增加到一定程載荷增加到一定程度時，材料發(fā)生的變形度時，材料發(fā)生的變形不能完全消失而一部分不能完全消失而一部分被保留下來被保留下來, , 被保留的被保留的變形稱之為塑性變形或變形稱之為塑性變形或永久變形。如永久變形。如圖圖1 .1 .2所示。所示。 3.3.斷裂斷裂 斷裂前出現(xiàn)明顯宏斷裂前出現(xiàn)明顯宏觀塑性變形的斷裂稱為觀塑性變形的斷裂稱為韌性斷裂；在斷裂前沒韌性斷裂；在斷裂前沒有宏觀塑性變形的斷裂有宏觀塑性變形的斷裂稱為脆性斷裂。稱為脆性斷裂。如圖如圖1 .1 .3所示所示。 圖圖1 .1 .2 塑性變形示意塑性變形示意圖

2、圖1 .1 3 韌性、脆性斷裂示意韌性、脆性斷裂示意2.2.測得的主要力學性能指標測得的主要力學性能指標(1)(1)彈性極限：彈性極限：材料產生完全彈性變形時所能承受的材料產生完全彈性變形時所能承受的最大應力值，以最大應力值，以“e”表示表示,單位為單位為MPa。 (2)(2)彈性模量：彈性模量：材料在彈性變形的階段內，直線的斜率。以材料在彈性變形的階段內，直線的斜率。以“E E ”表表示，單位為示，單位為MPa。E 值反映材料的剛度大小。值反映材料的剛度大小。通常材料一定，通常材料一定， E 值變化很小。值變化很小。 tanE圖圖1 .2 .2 彈性極限和彈性模量示意彈性極限和彈性模量示意圖

3、圖1 .2 .3 彈性模量與結構剛度示意彈性模量與結構剛度示意圖圖1 .2 .5 屈服強度示意屈服強度示意l (3) (3) 屈服點屈服點s s和屈服強度和屈服強度0.20.2l (4) (4) 抗拉強度抗拉強度b bl (5) (5) 塑性塑性l 1 1）斷后伸長率）斷后伸長率 l （L1 1- -L0 0）/ /L0 0100% 100% l 注意：注意：和和5 5的區(qū)別。的區(qū)別。 2 2）斷面收縮率）斷面收縮率 ( (S0 0S1 1)/)/S0 0100%100%圖圖1 .2 .4 屈服點與抗拉強度屈服點與抗拉強度圖圖1 .2 .6 和和5的區(qū)別的區(qū)別 1 1布氏硬度（布氏硬度（HBH

4、B）(1)(1)測試原理測試原理 計算公式：計算公式： (2)(2)測定條件測定條件 壓頭為淬火鋼球，適于測定硬壓頭為淬火鋼球，適于測定硬度在度在450450以下的材料，如結構鋼、鑄以下的材料，如結構鋼、鑄鐵及非鐵合金等，以鐵及非鐵合金等，以HBSHBS表示；壓頭表示；壓頭為硬質合金，以為硬質合金，以HBWHBW表示，適于測定表示，適于測定硬度值在硬度值在450450以上的材料，最高可測以上的材料，最高可測650HBW650HBW。 (3)(3)表示方法表示方法 例如：例如：120HBS10/1000/30120HBS10/1000/30。 (4)(4)適用范圍適用范圍 鑄鐵、鑄鋼、非鐵金屬材

5、料及鑄鐵、鑄鋼、非鐵金屬材料及熱處理后鋼材毛坯或半成品。熱處理后鋼材毛坯或半成品。）（222dDDDFSF- HB圖圖1 .2 .7 布氏硬度測試原理布氏硬度測試原理 圖圖1 .2 .8 布氏硬度測試示意布氏硬度測試示意l 2.2.洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR）l (1)(1)測試原理測試原理 l 洛氏硬度值用主載荷洛氏硬度值用主載荷作用下試樣產生塑性變形作用下試樣產生塑性變形壓痕深度壓痕深度BDBD來確定。來確定。 l (2)(2)表示方法表示方法 l 硬度標尺：硬度標尺：HRAHRA、 HRB HRB 、HRCHRC，C C標尺最常用。如標尺最常用。如250HRC250HRC。l (3)(

6、3)適用范圍適用范圍 l 在批量的成品或半成品在批量的成品或半成品質量檢驗中廣泛使用，也質量檢驗中廣泛使用，也可測定較薄工件或表面有可測定較薄工件或表面有較薄硬化層的硬度。較薄硬化層的硬度。圖圖1 .2 .9 1 .2 .9 洛氏硬度測試原理示意洛氏硬度測試原理示意圖圖1 .2 .10 1 .2 .10 洛氏硬度測試洛氏硬度測試l 3.3.維氏硬度維氏硬度(HV) (HV) l (1) (1)測試原理測試原理 l 和布氏硬度試驗原和布氏硬度試驗原理基本相同。理基本相同。 l (2)(2)表示方法表示方法 l 例如：例如：640HV30/20640HV30/20。 l (3)(3)適用范圍適用范

7、圍 l 用于測量金屬鍍層用于測量金屬鍍層薄片材料和化學熱處理后的薄片材料和化學熱處理后的表面硬度。表面硬度。 l 各硬度值之間大致有以各硬度值之間大致有以下關系：下關系：l 布氏硬度值在布氏硬度值在200200450450范圍內，范圍內，HBS(HBW)=10HRCHBS(HBW)=10HRC；l布氏硬度值小于布氏硬度值小于450HBS450HBS，l HBSHVHBSHV。 圖圖1 .2 .11 1 .2 .11 維氏硬度測試原理示意維氏硬度測試原理示意1.1.裂紋擴展的基本形式裂紋擴展的基本形式() ) 張開型張開型() ) 滑開型滑開型( () ) 撕開型撕開型 圖圖1 .2 .12 1

8、 .2 .12 裂紋擴展的基本形式裂紋擴展的基本形式aYK 衡量裂紋尖端衡量裂紋尖端附近應力場強弱程附近應力場強弱程度的力學參量稱為度的力學參量稱為應力場強度因子，應力場強度因子，用用K表示。其表表示。其表達式為：達式為：單位為單位為MPam 。 1/22.2.應力場強度因子應力場強度因子 圖圖1 .2 .13 裂紋尖端附近應力場示意裂紋尖端附近應力場示意圖圖1 .2 .14 裂紋擴展示意裂紋擴展示意l 材料的韌性是指材料材料的韌性是指材料在塑性變形和斷裂的全過程中在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力，它是材料塑吸收能量的能力，它是材料塑性和強度的綜合表現(xiàn)。性和強度的綜合表現(xiàn)。l 材料在沖

9、擊載荷作用下抵抗材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力稱為沖擊韌度。破壞的能力稱為沖擊韌度。 l 1.1.擺錘沖擊實驗擺錘沖擊實驗l 沖擊韌度值用公式表示：沖擊韌度值用公式表示：0SAkk(J/cm2)圖圖1 .3.1 沖擊試樣沖擊試樣圖圖1 .3.2 沖擊試驗沖擊試驗 國家標準現(xiàn)已規(guī)定用國家標準現(xiàn)已規(guī)定用AkAk作為韌性判據(jù)。作為韌性判據(jù)。l 1.1.疲勞強度疲勞強度l 疲勞強度是指材料經(jīng)疲勞強度是指材料經(jīng)無數(shù)次交變載荷作用而不斷裂無數(shù)次交變載荷作用而不斷裂的最大應力值用的最大應力值用-1-1表示，單表示，單位為位為MPaMPa，它表現(xiàn)了材料抵抗，它表現(xiàn)了材料抵抗疲勞斷裂的能力。疲勞斷裂的能力。 l 2.2.疲勞斷裂疲勞斷裂l 零件在循環(huán)應力作用零件在循環(huán)應力作用下下, ,在一處或幾處產生局部永在一處或幾處產生局部永久性累積損傷久性累積損傷, ,經(jīng)一定循