知識(shí)資料應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)

第二章

材料在其它

靜載荷下的力學(xué)性能

第一節(jié)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù):（2-1）注意區(qū)別與上述的應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)表2-1常用應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)第二節(jié)壓縮

CompressionTest一壓縮試驗(yàn)：GB7314-87標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)片：圓柱形或正方形試樣，長(zhǎng)度為直徑或邊長(zhǎng)的2.5—3.5倍（防止失穩(wěn)Buckling）壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗驂嚎s試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為2，比拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲的應(yīng)力狀態(tài)都軟，所以主要用于拉伸時(shí)呈現(xiàn)脆性的金屬材料力學(xué)性能測(cè)試；拉伸時(shí)塑性很好的材料在壓縮時(shí)只發(fā)生壓縮變形而不會(huì)發(fā)生斷裂，脆性材料在拉伸時(shí)產(chǎn)生垂直于載荷軸線的斷裂，塑性變形量幾乎為零，而在壓縮時(shí)能產(chǎn)生一定量的塑性變形，壓縮斷裂面與壓縮載荷軸線呈45°角；（3）材料變形破壞方式

低碳鋼的拉伸和壓縮比較和壓縮后的形狀

鑄鐵(左)和石料(右)的壓縮破壞

第三節(jié)彎曲BendingTest一、彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)

應(yīng)力狀態(tài)：?jiǎn)蜗驊?yīng)力狀態(tài)（拉伸或者壓縮，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)不同），表面應(yīng)力最大，中心為零；注意（1）彎曲試驗(yàn)主要用于測(cè)定脆性或低塑性材料的抗彎強(qiáng)度；（2）對(duì)于拉-壓彈性模量E和屈服強(qiáng)度相同的材料，應(yīng)力和應(yīng)變分布才表現(xiàn)出上述的對(duì)稱性。特殊性能：彈性模量（不同于拉伸和壓縮）；屈服現(xiàn)象不同于單純拉伸或壓縮；下圖為拉伸和壓縮彈性模量不同的材料的應(yīng)變分布圖（上下不對(duì)稱）鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度不同；思考：鑄鐵梁在彎曲的過(guò)程中，什么位置首先破壞（上表面還是下表面）？一般脆性材料的抗拉強(qiáng)度都低于抗壓強(qiáng)度，因此，脆性材料在承受彎曲載荷時(shí)，斷裂的特征是？

彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)彎曲試樣形狀簡(jiǎn)單、彎曲試驗(yàn)操作方便（如可以避免偏心拉伸），適用于硬質(zhì)脆性材料（鑄鐵、鑄造合金、工具鋼和硬質(zhì)合金等）；彎曲試樣表面應(yīng)力最大，可以比較靈敏地反映材料表面缺陷；彎曲強(qiáng)度（）隨材料和熱處理溫度而變化（圖2-3）。注意：與材料拉伸和壓縮試驗(yàn)相比，彎曲試驗(yàn)中試驗(yàn)片的上、下表面承受最大拉伸或壓縮應(yīng)力，因此表面的狀況將對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生巨大影響。如：表面硬化（淬火或滲碳處理表面）、表面缺陷、缺口等對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果都非常敏感。也就是說(shuō)，從試件上截取試樣時(shí)，截取位置和試樣加工方法都必須特別注意（有專門的試樣選取加工國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以參考）。二彎曲試驗(yàn)兩種常見(jiàn)的彎曲試驗(yàn)：三點(diǎn)彎曲threepointbending四點(diǎn)彎曲fourpointbending（均勻彎矩彎曲）兩種常見(jiàn)的彎曲試驗(yàn)三彎曲試驗(yàn)中測(cè)量的力學(xué)指標(biāo)兩種彎曲試樣：圓形：，長(zhǎng)度為直徑的16倍；矩形：長(zhǎng)度為h的16倍；彎曲應(yīng)力和最大彎曲應(yīng)力的計(jì)算：Eq.(2-3)彎曲力—繞度曲線Fig.2-5（彎曲彈性模量/斷裂繞度/斷裂能量）規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度第四節(jié)扭轉(zhuǎn)TorsionTest一、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)1、應(yīng)力狀態(tài)：平面應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)0.8（比拉伸軟），比拉伸時(shí)，易于顯示金屬的塑性行為。受力方式如下：2、能實(shí)現(xiàn)大塑性變形量下的試驗(yàn)；高溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以用來(lái)研究金屬在熱加工條件下的流變性能與斷裂性能，評(píng)定材料的熱壓力加工性，并為確定生產(chǎn)條件下的熱壓力加工工藝參數(shù)提供依據(jù)。

4、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要用于測(cè)定材料的切斷強(qiáng)度（可靠），可以根據(jù)斷口的形狀判斷材料的韌脆性；還可以根據(jù)扭轉(zhuǎn)試樣的斷口特征明確區(qū)分金屬材料最終的斷裂方式（正斷、切斷）3、能夠敏感地反映出金屬表面及表面硬化層的性能，同時(shí)，能夠評(píng)定材料熱加工性能；

二扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)試樣：圓柱形試樣，標(biāo)距長(zhǎng)度分