力學(xué)性能基礎(chǔ)知識課件

力學(xué)檢驗基礎(chǔ)知識力學(xué)檢驗基礎(chǔ)知識

概述金屬材料具有各種不同的使用性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。金屬材料的力學(xué)性能是指材料在外加載荷（外力或能量）作用下或載荷與環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)和加載速率）聯(lián)合作用下所表現(xiàn)的行為。最常用、最基本的力學(xué)性能試驗方法是拉伸試驗、沖擊試驗和彎曲試驗。概述金屬材料具有各種不同的使用性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到第1章金屬拉伸試驗拉伸試驗是材料力學(xué)性能中最常見最典型的試驗方法。試驗中的彈性變形、塑形變形、斷裂等階段真實地反映了材料抵抗外力作用的全過程。它可以測定金屬材料的彈性、塑形、強度、韌性及硬化指數(shù)等許多重要性能指標，其中屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率是評定金屬材料及加工工藝的重要參數(shù)。外力去除后，能恢復(fù)的變形稱為彈性變形，不能恢復(fù)的為塑形變形外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度,是由應(yīng)力值來量化表示的材料變形的能力

材料在彈性變形、塑形變形、斷裂過程中吸收能量的能力第1章金屬拉伸試驗拉伸試驗是材料力學(xué)性能中最常見最典型的試應(yīng)力與應(yīng)變

拉伸力與試樣原始截面積的比值被定義為工程應(yīng)力，即：拉伸時試樣長度方向特定標距下的伸長量與原始標距的比值定義為應(yīng)變，即：

所謂的屈服強度和抗拉強度就是一個應(yīng)力值應(yīng)力與應(yīng)變拉伸力與試樣原始截面積的比值被定義為工程應(yīng)力，即各種拉伸曲線高強鋼：沒有明顯屈服如JB700JB800低碳鋼、低合金鋼拉伸過程不穩(wěn)定材料：材料內(nèi)部雜質(zhì)或夾頭打滑造成沒有頸縮，在均勻變形過程中斷裂，如鋁各種拉伸曲線高強鋼：沒有明顯屈服如JB700JB800低

拉伸曲線

彈性變行階段ocoa符合虎克定律，即應(yīng)力和應(yīng)變成線性關(guān)系。保持直線關(guān)系的最大應(yīng)力稱為比例極限。ab段應(yīng)力和應(yīng)變不完全成正比，但變形仍是彈性的。超過b點后，出現(xiàn)微量的塑性變形。開始產(chǎn)生微量塑性變形的應(yīng)力稱為彈性極限。

認識彈性段的一個目的在于找到正確的彈性斷起始點，以便準確的找到規(guī)定非比例強度，Rp0.2拉伸曲線彈性變行階段oc認識彈性段的一個目

拉伸曲線

屈服階段cd超過彈性極限，有的材料在塑性變形的初期產(chǎn)生明顯的塑性流動。即力不增加、增加很小或略有下降的情況下變形大量產(chǎn)生，拉伸圖上出現(xiàn)平臺或鋸齒形，試樣表向出現(xiàn)滑移帶，這種現(xiàn)象叫做屈服。屈服階段的最小應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力拉伸曲線屈服階段cd拉伸曲線均勻變形階段（de段）屈服后繼續(xù)變形，必須不斷增加載荷。此階段的塑性變形是均勻的，稱為均勻變形階段。這種隨塑性變形增大，變形抗力不斷增加的現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化，也叫做加工硬化。當(dāng)載荷達到最高點e時，所對應(yīng)的應(yīng)力稱為強度極限或抗拉強度拉伸曲線均勻變形階段（de段）

拉伸曲線

斷裂階段ef當(dāng)載荷達到最高點后，試樣的一部分截面開始急劇縮小，出現(xiàn)了“縮頸”現(xiàn)象，載荷下降，變形增大直至斷裂。變形主要集中在縮頸附近，稱為局部變形階段。

拉伸曲線斷裂階段ef測量原始橫截面積

圓形橫截面面積矩形橫截面面積寬厚都取最小值測量原始橫截面積圓形橫截面面積矩形橫截面面積寬厚都取最強度指標的測定

屈服強度:對有明顯屈服現(xiàn)象的材料，應(yīng)測定其上、下屈服強度；無明顯屈服現(xiàn)象的材料，按要求（一般為0.2%）測定規(guī)定非比例延伸強度或規(guī)定殘余延伸強度。材料的實際使用極限強度指標的測定屈服強度:對有明顯屈服現(xiàn)象的材料，應(yīng)區(qū)分上下屈服一般選用下屈服點作為標準值，因為下屈服點是一個穩(wěn)定屈服過程，但包括船板在內(nèi)的一些鋼種已經(jīng)以上屈服為標準應(yīng)區(qū)分上下屈服一般選用下屈服點作為標準值，因為下屈服點是一個規(guī)定非比例延伸強度在曲線上，作一條與曲線的彈性直線段部分平行的直線，在延伸軸上，此直線與彈性直線段的距離為OC。做出的直線與曲線的交截點即為所求的規(guī)定非比例延伸強度的力值，將它除以試樣的原始截面積,就得到規(guī)定的非比例延伸強度如Rp0.2。規(guī)定非比例延伸強度在曲線上，作一條與曲線的彈性直線段部分平行抗拉強度

從拉伸圖上找出試驗過程中的最大力值（對于有屈服的材料屈服階段之前不計），如圖所示；或是得出最大力后將其除以試樣截面積即得到抗拉強度?？估瓘姸葟睦靾D上找出試驗過程中的最大力值（對于有屈服的材塑性指標的測定

斷面收縮率將試樣斷裂部分仔細地配接在一起，使其軸線處于同一直線上。對于圓形橫截面試樣，在頸縮最小處相互垂直的方向測量直徑，取其算數(shù)平均值計算最小橫截面積；對于矩形橫截面試樣，測量頸縮處的最大寬度和最小厚度，兩者乘積為斷后最小橫截面積。原始橫截面積與斷后最小橫截面積之差除以原始橫截面積得到的百分比即為斷面收縮率。塑性指標的測定斷面收縮率將試樣斷裂部分仔細地配接在一起，使斷后伸長率K值

國標規(guī)定只有斷在原始標距1/3以內(nèi)才有效，但斷后伸長率附和規(guī)定值要求的不管斷在何處都有效。

通常K取5.65稱為短比例試樣，K取11.3為長比例試樣斷后伸長率K值通常K取5.65稱為短比例試樣，K取11.3為斷后伸長率移法位本質(zhì)就是把長斷樣部分的伸長，等效到短斷樣一端斷后伸長率移法位本質(zhì)就是把長斷樣部分的伸長，等效到短斷樣一端最大力總伸長率和最大力非比例延伸率

在力-延伸曲線圖上測定最大力時的總延伸，見圖所示，將總延伸除以引伸計標距即得到最大力總伸長率。從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分，即得到最大力時的非比例延伸率，將其除以引伸計標距就得到最大力非比例伸長率。最大力總伸長率和最大力非比例延伸率在力-延伸曲線圖上測定最力學(xué)性能基礎(chǔ)知識課件鋼筋最大力總延伸率的測定方法鋼筋最大力總延伸率的測定方法

數(shù)據(jù)修約

數(shù)據(jù)的進舍規(guī)則可概括為“四舍六入五單雙”。具體說明如下：8.1在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊第一個數(shù)字小于5（不包括5）時，則舍去，即所擬保留的末位數(shù)字不變。例如，將13.346修約到保留一位小數(shù)，得13.3。8.2在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊第一個數(shù)字大于5(不包括5)時，則進1，即擬保留的末位數(shù)字加1。例如，將52.463修約到只保留一位小數(shù)，得52.5。8.3在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊第一個數(shù)字等于5，其右邊的數(shù)字并非全部為零時，則進1，即所擬保留的末位數(shù)字加1。例如，將2.1502修約到只保留一位小數(shù)，得2.2。數(shù)據(jù)修約數(shù)據(jù)的進舍規(guī)則可概括為“四舍六入五單雙”8.4在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊第一個數(shù)字等于5，其右邊無數(shù)字或數(shù)字都是零時，所擬保留的末位數(shù)字若為奇數(shù)則進1，若為偶數(shù)（包括0）則舍棄。例如，將下列數(shù)字修約到只保留一位小數(shù)。修約前0.450.7502.05003.15修約后0.40.82.03.28.5所擬舍棄的數(shù)字若為兩位數(shù)字以上時，不得連續(xù)進行多次修約，應(yīng)根據(jù)所擬舍棄數(shù)字中左邊第一個數(shù)字的大小，按上述規(guī)則一次修約處結(jié)果。例如，將17.4548修約成整數(shù)。正確的做法是：17.4548→17不正確的做法是：17.4548→17.455→17.46→17.5→188.4在擬舍棄的數(shù)字中，若左邊第一個數(shù)字等于5，其右邊無對于非整數(shù)單位修約，例如，伸長率為26.25%和25.75%，修約后都是26.0%對于非整數(shù)單位修約，例如，伸長率為26.25%和25.75%

影響拉伸試驗結(jié)果的主要因素

試樣形狀尺寸及表面粗糙度的影響上屈服受形狀影響較大，板材的伸長率比圓棒試樣小試樣裝夾的影響易產(chǎn)生彎曲力，一般使結(jié)果偏大試驗速度的影響試驗速度對彈性影響不大，對屈服提高多，對強度提高少，提高屈強比影響拉伸試驗結(jié)果的主要因素試樣形狀尺寸及表面粗糙度的影第2章金屬夏比沖擊試驗金屬材料在使用過程中除要求有足夠的強度和塑形外，還要求有足夠的韌性。所謂韌性，就是材料在彈性變形、塑形變形、斷裂過程中吸收能量的能力。韌性好的材料在服役條件下不至于突然發(fā)生脆性斷裂，從而使安全得到保證。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室第2章金屬夏比沖擊試驗金屬材料在使用過程中除25韌性分為靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性，其中夏比沖擊試驗是評價沖擊韌性的最常用的實驗方法。沖擊載荷與靜載荷（如拉伸）的主要區(qū)別在于加載的速度不同，拉伸速度一般在10的-2次方至10的-4次方（相對變形速度），沖擊速度為10的2次方至10的4次方。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室韌性分為靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性，其中夏比沖擊試驗是評價26

沖擊試驗原理夏比沖擊試驗是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類型的試樣，放在沖擊試驗機的試樣支座，使之處于簡支架狀態(tài)。然后用規(guī)定高度的擺錘對試樣進行一次性打擊。實質(zhì)就是通過能量轉(zhuǎn)換過程，測量試樣在這種沖擊下折斷時所吸收的功。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室沖擊試驗原理夏比沖擊試驗是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類型的27沖擊試樣與試驗設(shè)備沖擊試樣的標準試樣長度為55mm，橫截面為10mm×10mm方形截面。在試樣中間有V型或U型缺口。如試料不夠制備標準尺寸試樣，可使用寬度7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸試樣。擺錘刀刃半徑應(yīng)為2mm和8mm兩種。試樣應(yīng)緊貼試驗機砧座，擺刃沿缺口對稱面打擊試樣缺口的背面，試樣缺口對稱面偏離兩砧座間的中點應(yīng)不大于0.5mm。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室沖擊試樣與試驗設(shè)備沖擊試樣的標準試樣28試驗過程

試驗前應(yīng)檢查擺錘空打時的空載能耗。當(dāng)使用液體介質(zhì)冷卻試樣時，應(yīng)連續(xù)均勻攪拌介質(zhì)使溫度均勻。介質(zhì)溫度應(yīng)在規(guī)定溫度±1℃以內(nèi)，至少保持5分鐘。對試驗溫度200℃的試驗，試樣應(yīng)在規(guī)定溫度±5℃以內(nèi)的高溫裝置內(nèi)保持20分鐘。當(dāng)試樣不在室溫下進行時，試樣從高溫或低溫裝置中移出至打斷的時間不大于5秒。由于沖擊試驗結(jié)果比較離散，一般對每一種材料試驗是試樣數(shù)量不少于3個。讀取每個試樣的沖擊吸收能量，應(yīng)至少估讀到0.5J。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室試驗過程試驗前應(yīng)檢查擺錘空打時的空載能耗。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中29

沖擊試驗值的判定

夏比沖擊試驗結(jié)果，沖擊功按一組三個試樣算術(shù)平均值計算，允許其中一個試樣單值低于規(guī)定值，但不得低于規(guī)定值的70%。當(dāng)試驗結(jié)果不符合規(guī)定值時，應(yīng)從同一張批鋼板再取三個試樣進行復(fù)驗。初復(fù)驗結(jié)果的六個數(shù)值的平均值應(yīng)不低于規(guī)定值，允許其中兩個試樣低于規(guī)定值但低于規(guī)定值70%的試樣只允許一個。濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室沖擊試驗值的判定夏比沖擊試驗結(jié)果，沖擊功按一組三個試樣算30

影響沖擊性能測定的主要因素

試驗環(huán)境溫度與沖擊試樣定位與材料有關(guān)的因素夾雜，偏析，裂紋，冶金和熱加工缺陷與樣品取樣和制備有關(guān)的因素縱向試樣數(shù)值高，缺口加工質(zhì)量不好性能下降，試樣尺寸試驗機精度

濟鋼技術(shù)監(jiān)督處中心物理室影響沖擊性能測定的主要因素試驗環(huán)31第3章金屬彎曲試驗

彎曲試驗也是生產(chǎn)上常用的一種方法，主要用來檢驗材料在受彎曲載荷作用時的抗彎強度以及塑形變形的大小。彎曲試驗和拉伸試驗相比，能明顯地顯示脆性材料或低塑性材料的塑性。彎曲試驗時，試樣橫截面上的應(yīng)力應(yīng)變分布不均，表面的應(yīng)力應(yīng)變最大，可以較明顯的反映材料的表面缺陷情況，常用來檢查鋼材的表面質(zhì)量。為什么現(xiàn)在彎曲試驗的量這么小呢？

完全的脆性材料或表面不好的鋼材不會太多，因此只在認證、特殊鋼種或彎心較小的情況下應(yīng)用的多第3章金屬彎曲試驗彎曲試驗也是生產(chǎn)上常用的一種方32支輥間距離的選擇支輥間距離的選擇33

如不能直接達到規(guī)定的彎曲角度或彎心半徑達不到的