力學性能指標-課件

金屬力學性能測試技術1金屬力學性能測試技術1課程名稱：《金屬力學性能測試技術》主要教材：《材料的力學性能》

鄭修麟主編西北工業(yè)大學出版社1991

姜偉之等編北京航空航天大學出版社王從曾主編北京工業(yè)大學出版社美國：查理R.布魯克斯機械工業(yè)出版社2課程名稱：《金屬力學性能測試技術》姜偉之等編王從曾主編美精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”44不遲到、不早退、不曠課、上課時請把手機調(diào)至靜音要求5不遲到、不早退、不曠課、要求5作業(yè)：計入平時成績實驗：計入平時成績

成績：平時成績（出勤＋作業(yè)＋實驗報告+課堂回答問題，占40%）＋期終考試成績（占60%）成績評定6作業(yè)：計入平時成績成績評定6力學性能指標

一、力學性能概念二、研究力學性能的意義

三、本課程的研究對象及內(nèi)容四、本課程的任務與要求7力學性能指標一、力學性能概念7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、力學性能概念使用性能主要包括：物理性能、化學性能、力學性能力學性能？？？8材料是在不同的外界條件下使用的，如在載荷、溫度、介質(zhì)、電場等力學性能是指材料在載荷(外力)作用下所表現(xiàn)出的特性。一、力學性能概念是關于材料強度的一門學科，即關于材料在外加載荷(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)和評定方法的學科。9力學性能是指材料在載荷(外力)作用下所表現(xiàn)出的特性。一、力學性能指標是材料在載荷和環(huán)境因素作用下抵抗變形與斷裂的量化因子，是評定材料質(zhì)量的主要依據(jù)，是結構設計時選材的根據(jù)。一、力學性能概念10力學性能指標是材料在載荷和環(huán)境因素作用下抵抗變形與斷裂的彈性，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固有形狀的尺寸的能力。表征材料彈性的力學性能指標有彈性模量E、切變模量G、比例極限σP和彈性極限σe等。強度，是指材料對塑性變形和斷裂的抗力，如材料的屈服強度σs、抗拉強度σb、抗彎強度σbb、、抗壓強度σbc、抗扭強度和抗剪強度等塑性，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、力學性能概念力學性能指標11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、相對耐磨性等。缺口敏感性，是指材料對缺口(截面變化)的力學響應，如應力集中系數(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，如應力腐蝕裂紋擴展速率da／dt、疲勞裂紋擴展速率da／dN等。壽命，是指材料或構件在外加應力和環(huán)境作用下能夠安全、有效使用(運行)的期限，如疲勞裂紋擴展壽命N和滯后斷裂時間t等。一、力學性能概念12硬度，是指材料的軟硬程度，如材料的布氏硬度HB、洛氏硬度HR按材料的種類，材料的力學性能應包括金屬材料陶瓷材料高分子材料復合材料納米材料一、力學性能概念13按材料的種類，材料的力學性能應包括一、力學性能概念13試樣的形狀而言，材料的力學性能應包括光滑試件

主要用于材料基本力學性能的測定和失效機理與判據(jù)的研究缺口試件

主要用于模擬截面變化機械零件的力學行為裂紋試件

主要用于評價裂紋結構件的剩余強度和壽命一、力學性能概念14試樣的形狀而言，材料的力學性能應包括一、力學性能概念14外加載荷施加條件的不同,材料的力學性能應包括靜載荷單向拉伸、壓縮、彎曲、扭轉等沖擊載荷

沖擊彎曲、低溫脆性轉變交變載荷

高周疲勞、低周疲勞、熱疲勞、沖擊疲勞

一、力學性能概念15外加載荷施加條件的不同,材料的力學性能應包括一、力學性能概念環(huán)境條件不同,材料的力學性能應包括？？

一、力學性能概念16環(huán)境條件不同,材料的力學性能應包括？？一、力學性能概念161.首先是可以正確地使用材料；

2.可以評價材料合成與加工工藝的有效性；

3.設計和開發(fā)出新材料。二、材料力學性能的研究目的和意義171.首先是可以正確地使用材料；二、材料力學性能的研究目的1、變形和斷裂的行為過程與微觀機理2、評定材料的力學性能指標及其物理和工程實用意義3、力學性能指標的測試原理、方法和影響因素4、改善力學性能的方法和途徑

三、本課程的研究的內(nèi)容181、變形和斷裂的行為過程與微觀機理三、本課程的研究的內(nèi)容18四、課程的任務與要求掌握評價金屬材料力學性能的有關基本知識、基本理論和基本技能。能評價、選擇金屬材料；根據(jù)需要能提出檢測項目；會按要求操作檢測設備，完成檢測任務。培養(yǎng)在產(chǎn)品質(zhì)量檢測工作中，分析、解決問題的實際能力。課程任務19四、課程的任務與要求掌握評價金屬材料力學性能的有關基本知識、四、課程的任務與要求第一部分（第一至第七章），主要論述用于評價構件安全、有效地服役所需要的力學性能指標和相關的理論知識，以及測定原理和方法；第二部分（第八至第十一章），主要論述評價機件壽命所需要的力學性能指標，包括疲勞、蠕變、環(huán)境效應和磨損第三部分（第十二至第十四章）包括，論述高分子材料、陶瓷材料和復合材料的力學性能。教材內(nèi)容20四、課程的任務與要求第一部分（第一至第七章），主要論述用于評四、課程的任務與要求希望同學們通過課堂教學、復習、閱讀參考文獻、答疑、實驗和做練習等6個教學環(huán)節(jié)，將本課程學得更好。

21四、課程的任務與要求希望同學們通過課堂教學、復習、閱第一章材料的拉伸性能22第一章材料的拉伸性能22力學性能指標

一、拉伸性能及試驗

二、材料拉伸性能指標三、脆性材料的拉伸性能四、塑性材料的拉伸性能23力學性能指標一、拉伸性能及試驗23拉伸性能及試驗拉伸試驗是研究材料力學性能最基本最常用試驗方式，可測定材料的彈性、強度、塑性、應變硬化及韌性等性能指標。這些性能指標統(tǒng)稱為拉伸性能。是材料的最基本的力學性能。24拉伸性能及試驗拉伸試驗是研究材料力學性能最基本最常用試驗方式拉伸性能及試驗一、拉伸試驗標準：《金屬拉伸試驗方法》

老標準GB228-76

、GB228-87《金屬材料室溫拉伸試驗方法》

新標準GB/T228-2002；

試驗是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測定相應的力學性能。除非另有規(guī)定，試驗一般在室溫10℃－35℃范圍內(nèi)進行，對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。25拉伸性能及試驗一、拉伸試驗標準：25拉伸性能及試驗二、拉伸試樣1、金屬拉伸試驗試樣標準：GB6397-862、與拉伸試樣相關的幾個概念：標距：測量伸長用的試樣圓柱和棱柱部分的長度；原始標距l(xiāng)0：施力前的試樣標距；斷后標距：試樣斷裂后的標距。平行長度l：試樣兩頭部或兩夾持部分之間平行部分的長度；伸長：試驗期間任一時刻原始標距的增量。26拉伸性能及試驗二、拉伸試樣26拉伸性能及試驗拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機加工的試樣和不經(jīng)機加工的全截面試樣,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。27拉伸性能及試驗拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機加工的試樣和不經(jīng)機加1)圓形試樣

l0d0拉伸試樣拉伸性能及試驗281)圓形試樣l0d0拉伸試樣拉伸性能及試驗282)矩形試樣l0tb3）異型試樣拉伸性能及試驗292)矩形試樣l0tb3）異型試樣拉伸性能及試驗29

拉伸性能及試驗30

拉伸性能及試驗30力學性能指標拉伸性能及試驗31力學性能指標拉伸性能及試驗31力學性能指標材料拉伸性能指標32力學性能指標材料拉伸性能指標32材料拉伸性能指標一、應力－應變曲線33材料拉伸性能指標一、應力－應變曲線33材料拉伸性能指標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34材料拉伸性能指標彈性變形34材料拉伸性能指標35材料拉伸性能指標35二、拉伸性能指標1、屈服強度指標2、抗拉強度指標3、延伸率4、斷面收縮率

材料拉伸性能指標36二、拉伸性能指標材料拉伸性能指標36二、拉伸性能指標1、屈服強度指標2、抗拉強度指標3、延伸率4、斷面收縮率

脆性材料的拉伸性能37二、拉伸性能指標脆性材料的拉伸性能37脆性材料拉伸時，沒有屈服階段，也沒有頸縮現(xiàn)象。

應力應變曲線沒有明顯的直線段，通常在應力較小時，取圖上的弦線近似地表示拉伸時的應力應變關系，并按弦線的斜率近似地確定彈性模量

E。

反映強度的力學性能只能測得強度極限，而且拉伸時強度極限的值較低。

由于抗拉強度較差，一般不宜選做承受拉力的構件。抗拉強度差，這是脆性材料共同的特點。

脆性材料的拉伸性能38脆性材料拉伸時，沒有屈服階段，也沒有頸縮現(xiàn)象。應力應變