力學(xué)性能指標(biāo)

金屬力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)2021/5/91課程名稱(chēng)：《金屬力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)》主要教材：《材料的力學(xué)性能》

鄭修麟主編西北工業(yè)大學(xué)出版社1991

姜偉之等編北京航空航天大學(xué)出版社王從曾主編北京工業(yè)大學(xué)出版社美國(guó)：查理R.布魯克斯機(jī)械工業(yè)出版社2021/5/92不遲到、不早退、不曠課、上課時(shí)請(qǐng)把手機(jī)調(diào)至靜音要求2021/5/93作業(yè)：計(jì)入平時(shí)成績(jī)實(shí)驗(yàn)：計(jì)入平時(shí)成績(jī)

成績(jī)：平時(shí)成績(jī)（出勤＋作業(yè)＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告+課堂回答問(wèn)題，占40%）＋期終考試成績(jī)（占60%）成績(jī)?cè)u(píng)定2021/5/94緒論

一、力學(xué)性能概念二、研究力學(xué)性能的意義

三、本課程的研究對(duì)象及內(nèi)容四、本課程的任務(wù)與要求5材料是在不同的外界條件下使用的，如在載荷、溫度、介質(zhì)、電場(chǎng)等作用下將表現(xiàn)出不同的行為，即材料的使用性能。一、力學(xué)性能概念使用性能主要包括：物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能力學(xué)性能？？？2021/5/96力學(xué)性能是指材料在載荷(外力)作用下所表現(xiàn)出的特性。一、力學(xué)性能概念是關(guān)于材料強(qiáng)度的一門(mén)學(xué)科，即關(guān)于材料在外加載荷(外力)作用下或載荷和環(huán)境因素(溫度、介質(zhì)和加載速率)聯(lián)合作用下表現(xiàn)的變形、損傷與斷裂的行為規(guī)律及其物理本質(zhì)和評(píng)定方法的學(xué)科。2021/5/97力學(xué)性能指標(biāo)是材料在載荷和環(huán)境因素作用下抵抗變形與斷裂的量化因子，是評(píng)定材料質(zhì)量的主要依據(jù)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選材的根據(jù)。一、力學(xué)性能概念2021/5/98彈性，是指材料在外力作用下保持固有形狀和尺寸的能力，以及在外力去除后恢復(fù)固有形狀的尺寸的能力。表征材料彈性的力學(xué)性能指標(biāo)有彈性模量E、切變模量G、比例極限σP和彈性極限σe等。強(qiáng)度，是指材料對(duì)塑性變形和斷裂的抗力，如材料的屈服強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb、抗彎強(qiáng)度σbb、、抗壓強(qiáng)度σbc、抗扭強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等塑性，是指材料在外力作用下發(fā)生不可逆的永久變形的能力或容量，如延伸率δ、斷面收縮率Ψ等。韌性，是指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力，如靜力韌性W、沖擊韌性Ak斷裂韌性KIC等。一、力學(xué)性能概念力學(xué)性能指標(biāo)2021/5/99硬度，是指材料的軟硬程度，如材料的布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV、努氏硬度HK、肖氏硬度HS、莫氏硬度、顯微硬度等。耐磨性，是指材料抵抗磨損的能力，如線(質(zhì)量、體積)磨損量、相對(duì)耐磨性等。缺口敏感性，是指材料對(duì)缺口(截面變化)的力學(xué)響應(yīng)，如應(yīng)力集中系數(shù)Kt、靜拉伸缺口敏感性NSR、疲勞缺口系數(shù)Kf、疲勞缺口敏感系數(shù)qf等。裂紋擴(kuò)展速率，是表征裂紋試樣在外力和環(huán)境作用下演化行為的參量，如應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da／dt、疲勞裂紋擴(kuò)展速率da／dN等。壽命，是指材料或構(gòu)件在外加應(yīng)力和環(huán)境作用下能夠安全、有效使用(運(yùn)行)的期限，如疲勞裂紋擴(kuò)展壽命N和滯后斷裂時(shí)間t等。一、力學(xué)性能概念2021/5/910按材料的種類(lèi)，材料的力學(xué)性能應(yīng)包括金屬材料陶瓷材料高分子材料復(fù)合材料納米材料一、力學(xué)性能概念2021/5/911試樣的形狀而言，材料的力學(xué)性能應(yīng)包括光滑試件

主要用于材料基本力學(xué)性能的測(cè)定和失效機(jī)理與判據(jù)的研究缺口試件

主要用于模擬截面變化機(jī)械零件的力學(xué)行為裂紋試件

主要用于評(píng)價(jià)裂紋結(jié)構(gòu)件的剩余強(qiáng)度和壽命一、力學(xué)性能概念2021/5/912外加載荷施加條件的不同,材料的力學(xué)性能應(yīng)包括靜載荷單向拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等沖擊載荷

沖擊彎曲、低溫脆性轉(zhuǎn)變交變載荷

高周疲勞、低周疲勞、熱疲勞、沖擊疲勞

一、力學(xué)性能概念2021/5/913環(huán)境條件不同,材料的力學(xué)性能應(yīng)包括？？

一、力學(xué)性能概念2021/5/9141.首先是可以正確地使用材料；

2.可以評(píng)價(jià)材料合成與加工工藝的有效性；

3.設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出新材料。二、材料力學(xué)性能的研究目的和意義2021/5/9151、變形和斷裂的行為過(guò)程與微觀機(jī)理2、評(píng)定材料的力學(xué)性能指標(biāo)及其物理和工程實(shí)用意義3、力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)試原理、方法和影響因素4、改善力學(xué)性能的方法和途徑

三、本課程的研究的內(nèi)容2021/5/916四、課程的任務(wù)與要求掌握評(píng)價(jià)金屬材料力學(xué)性能的有關(guān)基本知識(shí)、基本理論和基本技能。能評(píng)價(jià)、選擇金屬材料；根據(jù)需要能提出檢測(cè)項(xiàng)目；會(huì)按要求操作檢測(cè)設(shè)備，完成檢測(cè)任務(wù)。培養(yǎng)在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)工作中，分析、解決問(wèn)題的實(shí)際能力。課程任務(wù)2021/5/917四、課程的任務(wù)與要求第一部分（第一至第七章），主要論述用于評(píng)價(jià)構(gòu)件安全、有效地服役所需要的力學(xué)性能指標(biāo)和相關(guān)的理論知識(shí)，以及測(cè)定原理和方法；第二部分（第八至第十一章），主要論述評(píng)價(jià)機(jī)件壽命所需要的力學(xué)性能指標(biāo)，包括疲勞、蠕變、環(huán)境效應(yīng)和磨損第三部分（第十二至第十四章）包括，論述高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料的力學(xué)性能。教材內(nèi)容2021/5/918四、課程的任務(wù)與要求希望同學(xué)們通過(guò)課堂教學(xué)、復(fù)習(xí)、閱讀參考文獻(xiàn)、答疑、實(shí)驗(yàn)和做練習(xí)等6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，將本課程學(xué)得更好。

2021/5/919第一章材料的拉伸性能2021/5/920主要內(nèi)容

一、拉伸性能及試驗(yàn)

二、材料拉伸性能指標(biāo)三、脆性材料的拉伸性能四、塑性材料的拉伸性能21拉伸性能及試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)性能最基本最常用試驗(yàn)方式，可測(cè)定材料的彈性、強(qiáng)度、塑性、應(yīng)變硬化及韌性等性能指標(biāo)。這些性能指標(biāo)統(tǒng)稱(chēng)為拉伸性能。是材料的最基本的力學(xué)性能。2021/5/922拉伸性能及試驗(yàn)一、拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：《金屬拉伸試驗(yàn)方法》

老標(biāo)準(zhǔn)GB228-76

、GB228-87《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》

新標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002；

試驗(yàn)是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測(cè)定相應(yīng)的力學(xué)性能。除非另有規(guī)定，試驗(yàn)一般在室溫10℃－35℃范圍內(nèi)進(jìn)行，對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。2021/5/923拉伸性能及試驗(yàn)二、拉伸試樣1、金屬拉伸試驗(yàn)試樣標(biāo)準(zhǔn)：GB6397-862、與拉伸試樣相關(guān)的幾個(gè)概念：標(biāo)距：測(cè)量伸長(zhǎng)用的試樣圓柱和棱柱部分的長(zhǎng)度；原始標(biāo)距l(xiāng)0：施力前的試樣標(biāo)距；斷后標(biāo)距：試樣斷裂后的標(biāo)距。平行長(zhǎng)度l：試樣兩頭部或兩夾持部分之間平行部分的長(zhǎng)度；伸長(zhǎng)：試驗(yàn)期間任一時(shí)刻原始標(biāo)距的增量。2021/5/924拉伸性能及試驗(yàn)拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機(jī)加工的試樣和不經(jīng)機(jī)加工的全截面試樣,其橫截面通常為圓形、矩形、異形以及不經(jīng)加工的全截面形狀。2021/5/9251)圓形試樣

l0d0拉伸試樣拉伸性能及試驗(yàn)2021/5/9262)矩形試樣l0tb3）異型試樣拉伸性能及試驗(yàn)2021/5/927

拉伸性能及試驗(yàn)2021/5/928三、拉伸試驗(yàn)設(shè)備拉伸性能及試驗(yàn)2021/5/929材料拉伸性能指標(biāo)2021/5/930材料拉伸性能指標(biāo)一、應(yīng)力－應(yīng)變曲線2021/5/931材料拉伸性能指標(biāo)彈性變形不均勻屈服塑性變形均勻塑性變形不均勻集中塑性變形斷裂2021/5/932材料拉伸性能指標(biāo)2021/5/933二、拉伸性能指標(biāo)1、屈服強(qiáng)度指標(biāo)2、抗拉強(qiáng)度指標(biāo)3、延伸率4、斷面收縮率

材料拉伸性能指標(biāo)2021/5/934二、拉伸性能指標(biāo)1、屈服強(qiáng)度指標(biāo)2、抗拉強(qiáng)度指標(biāo)3、延伸率4、斷面收縮率

脆性材料的拉伸性能2021/5/935脆性材料拉伸時(shí)，沒(méi)有屈服階段，也沒(méi)有頸縮現(xiàn)象。

應(yīng)力應(yīng)變曲線沒(méi)有明顯的直線段，通常在應(yīng)力較小時(shí)，取圖上的弦線近似地表示拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并按弦線的斜率近似地確定彈性模量

E。

反映強(qiáng)度的力學(xué)性能只能測(cè)得強(qiáng)度極限，而且拉伸時(shí)強(qiáng)度極限的值較低。

由于抗拉強(qiáng)度較差，一般不宜選做承受拉力的構(gòu)件。抗拉強(qiáng)度差，這是脆性材料共同的特點(diǎn)。

脆性材料的拉伸性能2021/5/936脆性材料的拉伸性