Chapter2金屬在其它靜載荷下的力學性能

1、第一節(jié)第一節(jié) 應力狀態(tài)軟性系數(shù)應力狀態(tài)軟性系數(shù)第二章第二章 其它靜加載下的力學性能其它靜加載下的力學性能其中：其中： maxmax=(=(1 1-3 3)/2;)/2; maxmax=1 1-(-(1 1+3 3) )可知：可知： 值越大，值越大，maxmax越大，易發(fā)生塑性變形越大，易發(fā)生塑性變形后斷裂，表示應力狀態(tài)越軟。后斷裂，表示應力狀態(tài)越軟。 值越小，值越小，maxmax越小，易發(fā)生脆性斷裂，越小，易發(fā)生脆性斷裂，表示應力狀態(tài)越硬。表示應力狀態(tài)越硬。彈彈性性伸伸長長彈性歪扭彈性歪扭斷斷裂裂塑性變形塑性變形（滑移滑移）：正應力：正應力F切應力切應力2第二節(jié)第二節(jié) 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)試驗壓縮

2、、彎曲、扭轉(zhuǎn)試驗 良好塑性材料可良好塑性材料可壓扁而不斷裂壓扁而不斷裂3 3、測定的力性指標、測定的力性指標 與拉伸試驗類似：與拉伸試驗類似： 強度強度：pbpb非比例彎曲應力非比例彎曲應力 bbbb抗彎強度抗彎強度 E Eb b彎曲彈性模量彎曲彈性模量 塑性塑性：f fb b 斷裂撓度斷裂撓度 = M / W = 8 = M / W = 8 F FL/(dL/(d3 3) ) 注：注：W W抗彎斷面系數(shù)，圓形、方形不同；抗彎斷面系數(shù)，圓形、方形不同； 只需將彎曲試驗曲線上不同意義的只需將彎曲試驗曲線上不同意義的P P值帶值帶入上式，即可獲不同強度值入上式，即可獲不同強度值3 扭轉(zhuǎn)試驗主要性能

3、指標扭轉(zhuǎn)試驗主要性能指標 (1) 切變模量切變模量G: 切應力與切應變之比切應力與切應變之比 參見參見p51公式公式24、25 (2)扭轉(zhuǎn)屈服點扭轉(zhuǎn)屈服點s s = Ms / W W：試樣抗扭截面系數(shù)：試樣抗扭截面系數(shù) Ms ：殘余扭轉(zhuǎn)切應變?yōu)椋簹堄嗯まD(zhuǎn)切應變?yōu)?.3%時的扭距時的扭距 (3)抗扭強度抗扭強度(扭轉(zhuǎn)強度極限扭轉(zhuǎn)強度極限)b b = Mb / W (Mb ：試樣斷裂前的最大扭距試樣斷裂前的最大扭距)第三節(jié)第三節(jié) 缺口試樣靜載荷試驗缺口試樣靜載荷試驗 yx薄板缺口拉伸時彈性薄板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布狀態(tài)下的應力分布 缺口的第一個效應：缺口的第一個效應：缺口造成應力應變集中缺

4、口造成應力應變集中 K Kt t只取決于缺口的幾何形狀只取決于缺口的幾何形狀 機械工程手冊機械工程手冊（3 3）缺口根部內(nèi)側(cè)產(chǎn)生橫向拉應力缺口根部內(nèi)側(cè)產(chǎn)生橫向拉應力 它是由于材料橫向收縮引起的，是金屬它是由于材料橫向收縮引起的，是金屬變形連續(xù)性要求的結(jié)果。變形連續(xù)性要求的結(jié)果。 缺口的第二個效應缺口的第二個效應 缺口的存在改變了其前方的應力狀態(tài)：缺口的存在改變了其前方的應力狀態(tài)： 由單向應力改為兩向、三向應力狀態(tài)由單向應力改為兩向、三向應力狀態(tài)厚板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布厚板缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布單向應力改為三向應力狀態(tài)單向應力改為三向應力狀態(tài)yxz缺口內(nèi)側(cè)截面上局部區(qū)域屈服后的

5、應力分布缺口內(nèi)側(cè)截面上局部區(qū)域屈服后的應力分布( (二二) )缺口試樣在缺口試樣在塑性狀態(tài)塑性狀態(tài)下的應力分布下的應力分布 厚板缺口截面上應力的分布厚板缺口截面上應力的分布: : 缺口內(nèi)側(cè)前沿一定區(qū)域存在塑性區(qū)，缺口內(nèi)側(cè)前沿一定區(qū)域存在塑性區(qū)， 塑性區(qū)內(nèi)三向應塑性區(qū)內(nèi)三向應力逐漸增加；塑性區(qū)力逐漸增加；塑性區(qū)外三向應力的分布與外三向應力的分布與缺口試樣在缺口試樣在彈性狀態(tài)彈性狀態(tài)下的應力分布相似。下的應力分布相似。缺口的第三個效應：缺口的第三個效應：缺口強化缺口強化 NSRNSR愈小，缺口敏感性愈大愈小，缺口敏感性愈大，NSRNSR是一個是一個安全性的力學性能指標。安全性的力學性能指標。 bb

6、nNSR應用：高強度鋼應用：高強度鋼( (淬火中、低溫回火淬火中、低溫回火) )彈性變形彈性變形區(qū)區(qū)塑性變形塑性變形區(qū)區(qū)斷裂區(qū)斷裂區(qū)裂紋開始形成裂紋開始形成裂紋擴展裂紋擴展5 5 缺口試樣靜彎曲試驗曲線分析缺口試樣靜彎曲試驗曲線分析塑性功塑性功(無無) 對缺口敏感，且塑對缺口敏感，且塑性功越小越敏感；性功越小越敏感； (斷裂功斷裂功) ) 對缺口不敏感，且對缺口不敏感，且斷裂功越大越不敏感斷裂功越大越不敏感注：斷裂功注：斷裂功裂紋形成和擴展所消耗的功裂紋形成和擴展所消耗的功不同材料的缺口彎曲試驗比較不同材料的缺口彎曲試驗比較第三節(jié)第三節(jié) 硬度硬度(2)(2)硬度值大小不僅取決于材料的性質(zhì)、成分硬度值大小不僅取決于材料的性質(zhì)、成分和顯微組織，還與測量方法、條件等有關(guān)。和顯微組織，還與測量方法、條件等有關(guān)。 須按統(tǒng)一標準測定、比較。須按統(tǒng)一標準測定、比較。(3)(3)硬度實驗設(shè)備和方法簡單、快速；無損硬度實驗設(shè)備和方法簡單、快速；無損壓入法壓入法 ： 布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度 表征材料表面抵抗外物壓入時引起表征材料表面抵抗外物壓入時引起塑性變形的能力。塑性變形的能力。材料材料硬度與強度的關(guān)系硬度與強度的關(guān)系硬度范圍硬度范圍未未淬淬硬硬鋼鋼b0.362HBb0.345HBb2.51103/(130-HRB) b2.64