1、會計(jì)學(xué)1材料力學(xué)性能材料在其他靜載荷下力學(xué)材料力學(xué)性能材料在其他靜載荷下力學(xué)性能性能2第二章第二章 材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能34567891011121314金屬壓縮曲線金屬壓縮曲線 1脆性材料脆性材料 2塑性材料塑性材料 15161718192021222、彎曲圖：、彎曲圖：試驗(yàn)時，在試件跨距試驗(yàn)時，在試件跨距的中心測定撓度，繪制載荷的中心測定撓度，繪制載荷F（或彎矩（或彎矩M）與試樣最大撓度）與試樣最大撓度fmax之間的關(guān)系曲線。之間的關(guān)系曲線。v 材料的塑性：材料的塑性：用最大彎曲撓度用最大彎曲撓度fmax表示。表示。vfmax值可由百分表或撓度計(jì)直值可由

2、百分表或撓度計(jì)直接讀出；即材料的變形性能由接讀出；即材料的變形性能由最大撓度最大撓度fmax表征。表征。 v 高塑性材料，彎曲實(shí)驗(yàn)不能使高塑性材料，彎曲實(shí)驗(yàn)不能使試件發(fā)生斷裂，曲線最后部分試件發(fā)生斷裂，曲線最后部分可延伸很長，難于測定塑性材可延伸很長，難于測定塑性材料強(qiáng)度，故不采用彎曲實(shí)驗(yàn)。料強(qiáng)度，故不采用彎曲實(shí)驗(yàn)。對這些材料應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)。對這些材料應(yīng)采用拉伸試驗(yàn)。 23242526v3、脆性材料的抗彎強(qiáng)度、脆性材料的抗彎強(qiáng)度 bb bb=Mb / W v Mb為試件斷裂時的彎矩為試件斷裂時的彎矩 。v 根據(jù)彎曲圖上的最大載荷根據(jù)彎曲圖上的最大載荷Fb,按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：v 三點(diǎn)彎曲試

3、件三點(diǎn)彎曲試件: Mb=FbLs s4. v 四點(diǎn)彎曲試件四點(diǎn)彎曲試件: Mb=Fbl2v W為試樣抗彎截面系數(shù)。為試樣抗彎截面系數(shù)。v 直徑為直徑為d0的圓柱試樣：的圓柱試樣：W= (m3)。v 寬度為寬度為b，高度為，高度為h的矩形試樣：的矩形試樣：W (m3)。2728293031323334353637383940v假設(shè)一個薄板的邊緣開有假設(shè)一個薄板的邊緣開有缺口，并承受拉應(yīng)力缺口，并承受拉應(yīng)力的的作用，當(dāng)板材處于彈性范作用，當(dāng)板材處于彈性范圍內(nèi)時，其缺口截面上的圍內(nèi)時，其缺口截面上的應(yīng)力分布如右圖所示。應(yīng)力分布如右圖所示。v從圖可看出，缺口截面上從圖可看出，缺口截面上的應(yīng)力分布不均勻

4、，軸向的應(yīng)力分布不均勻，軸向應(yīng)力應(yīng)力y在缺口根部最大，在缺口根部最大，隨著距離的增加，隨著距離的增加，y不斷不斷下降，所以在缺口根部產(chǎn)下降，所以在缺口根部產(chǎn)生了生了應(yīng)力集中應(yīng)力集中的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。414243 脆性材料（脆性材料（a）：最大應(yīng)力位于缺口面上，裂紋在缺口一：最大應(yīng)力位于缺口面上，裂紋在缺口一側(cè)產(chǎn)生；產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋快速通過缺口向另一側(cè)擴(kuò)展；側(cè)產(chǎn)生；產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋快速通過缺口向另一側(cè)擴(kuò)展； 中等塑性材料（中等塑性材料（b）：最大應(yīng)力位于缺口面內(nèi)一定范圍：最大應(yīng)力位于缺口面內(nèi)一定范圍內(nèi)，且此位置與缺口面之間的材料發(fā)生了塑性變形；裂紋在內(nèi)，且此位置與缺口面之間的材料發(fā)生了塑性變形

5、；裂紋在該最大應(yīng)力處產(chǎn)生，向該最大應(yīng)力處產(chǎn)生，向外側(cè)缺口面處擴(kuò)展（以外側(cè)缺口面處擴(kuò)展（以微孔聚集型方式向外側(cè)微孔聚集型方式向外側(cè)擴(kuò)展）；同時向內(nèi)擴(kuò)展擴(kuò)展）；同時向內(nèi)擴(kuò)展（快速擴(kuò)展）；最終中（快速擴(kuò)展）；最終中心形成最后斷裂區(qū)。此心形成最后斷裂區(qū)。此時缺口強(qiáng)度可能高于光時缺口強(qiáng)度可能高于光滑試樣抗拉強(qiáng)度，也可滑試樣抗拉強(qiáng)度，也可能低于光滑試樣（取決能低于光滑試樣（取決于材料的塑性大?。?。于材料的塑性大?。?。44脆性材料脆性材料 中等塑性中等塑性 塑性材料塑性材料纖維區(qū)纖維區(qū)圓柱缺口試樣斷裂過程圓柱缺口試樣斷裂過程45圓柱缺口試樣斷裂過程圓柱缺口試樣斷裂過程45脆性材料脆性材料 中等塑性中等塑性

6、塑性材料塑性材料纖維區(qū)纖維區(qū)464748495051525354v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：v硬度試驗(yàn)一般僅在金屬表面局部體積內(nèi)產(chǎn)生很小的硬度試驗(yàn)一般僅在金屬表面局部體積內(nèi)產(chǎn)生很小的壓痕壓痕，因而很多機(jī)件可在成品上試驗(yàn)，而無需專門，因而很多機(jī)件可在成品上試驗(yàn)，而無需專門加工試樣。硬度試驗(yàn)也易于檢查金屬表面層的質(zhì)量加工試樣。硬度試驗(yàn)也易于檢查金屬表面層的質(zhì)量( (如脫碳如脫碳) )、表面淬火和化學(xué)熱處理后的表面性能等、表面淬火和化學(xué)熱處理后的表面性能等。v應(yīng)用：應(yīng)用：v硬度試驗(yàn)由于設(shè)備簡單，操作方便、迅速，同時又硬度試驗(yàn)由于設(shè)備簡單，操作方便、迅速，同時又能敏感地反映出金屬材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)的能敏感地反

7、映出金屬材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)的差異，因而被廣泛用于檢查金屬材料的性能、熱加差異，因而被廣泛用于檢查金屬材料的性能、熱加工工藝的質(zhì)量或研究金屬組織結(jié)構(gòu)的變化。工工藝的質(zhì)量或研究金屬組織結(jié)構(gòu)的變化。5556575859v布氏硬度計(jì)試驗(yàn)法主要用于鑄布氏硬度計(jì)試驗(yàn)法主要用于鑄鐵、鋼材、有色金屬及軟合金鐵、鋼材、有色金屬及軟合金等材料的硬度測定等材料的硬度測定，v此外還可以用于塑料、電木等此外還可以用于塑料、電木等某些非金屬材料硬度的測定。某些非金屬材料硬度的測定。v適用于工廠、車間、試驗(yàn)室、適用于工廠、車間、試驗(yàn)室、大專院校和科研機(jī)構(gòu)。大專院校和科研機(jī)構(gòu)。606162v （a）試驗(yàn)時先加初始試）試

8、驗(yàn)時先加初始試驗(yàn)力驗(yàn)力F0，以保證壓頭與試，以保證壓頭與試樣表面接觸良好，得到一樣表面接觸良好，得到一個壓痕深度個壓痕深度h0，此時指針，此時指針指零。指零。v （b）施加主作用力）施加主作用力F1，壓頭壓入深度為壓頭壓入深度為h1，表逆，表逆時針轉(zhuǎn)到相應(yīng)刻度位置，時針轉(zhuǎn)到相應(yīng)刻度位置，h1包括彈性變形與塑性變包括彈性變形與塑性變形。形。v （c）F1卸除后，總變形卸除后，總變形中的彈性變形恢復(fù)，壓頭中的彈性變形恢復(fù)，壓頭回升一段距離（回升一段距離（h2-h1），），此時塑性變形深度即為壓此時塑性變形深度即為壓痕深度痕深度h，最終表盤指針，最終表盤指針?biāo)讣礊槁迨嫌捕戎?。所指即為洛氏硬度值?36465666768697071727374757677787980818283v布氏硬度計(jì)試驗(yàn)法主要用于鑄布氏硬度計(jì)試驗(yàn)法主要用于鑄鐵、鋼材、有色金屬及軟合金鐵、