第1章 材料的力学性能VIP免费

第1章材料的力学性能材料的性能是评价和选择材料的依据。学习材料课，应当熟悉各种常用材料的性能。1.1材料性能的分类材料的性能使用性能工艺性能材料的力学性能——1.1材料的性能的分类1.1.1使用性能力学性能（机械性能）物理性能强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等密度、电导率、磁导率等化学性能抗氧化性、抗腐蚀性等材料的力学性能——1.1材料的性能的分类1.1.2工艺性能（加工的难易性）切削性能（可切削性）锻压性能（塑性）铸造性能焊接性能（可焊性）材料的力学性能——1.2基本概念和术语1.2基本概念和术语力学性能——材料受载荷作用时表现出的与变形、断裂相关的一系列性能。载荷——材料（或零件、构件）所受的力（N）或应力。应力——材料（或零件、构件）的单位横截面积上所受的力（N/m2)。应力的单位：Pa，1Pa=1N/m2MP，1MPa=106Pa=1N/mm2材料的力学性能——1.2基本概念和术语静载荷——大小和方向都不随时间改变或缓慢变化的载荷。动载荷——大小或方向随时间改变的载荷。载荷载荷冲击载荷交变载荷时间时间静载荷动载荷材料的力学性能——1.2基本概念和术语材料受载荷作用时可能发生的现象：2.断裂脆性断裂韧性断裂1.变形弹性变形塑性变形材料的力学性能——1.3拉伸试验1.3.拉伸试验通过拉伸试验可以测定材料的强度、刚度和塑性。材料的力学性能——1.3拉伸试验oe段：弹性变形，伸长量与ΔL与拉力F成正比。S平台：屈服现象，开始塑性变形。Sb段：均匀塑性变形。bk段：颈缩（局部塑性变形）K点：断裂低碳钢拉伸曲线F——拉力ΔL——伸长量材料的力学性能——1.4强度1.4强度强度——材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形和断裂的能力。1.屈服强度σs——材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形的能力。MPa0SsSF材料的力学性能——1.4强度如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度，材料就会发生塑性变形。在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作载荷低于零件材料的屈服强度（σ工作<σs），否则零件就会发生塑性变形而失效。练习（见下页）材料的力学性能——1.4强度练习：要制造一根受拉力的圆杆，已知圆杆直径为20mm，拉力为93kN。现有两种钢，其中Q235钢的σs为235MPa；45钢的σs为355MPa。用这两种钢来制造此圆杆，是否都能保证不发生塑性变形？解：圆杆所受应力为：若选用Q235钢制造制造此圆杆，其σs﹤σ，会发生塑性变形；选用45钢制造制造此圆杆，其σs﹥σ，能保证不发生塑性变形。296MPammN296209300044222πdπFSFσ材料的力学性能——1.4强度2.抗拉强度（强度极限）σb——材料受静载荷作用时，抵抗断裂的能力。MPa0bbSF材料的力学性能——1.4强度如果材料所受的载荷达到其抗拉强度，材料就会发生断裂。在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作载荷低于零件材料的抗拉强度（σ工作<σb），否则零件就会发生断裂而失效。材料的力学性能——1.5刚度1.5刚度刚度——材料受静载荷作用时，抵抗弹性变形的能力。衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线上，E体现为oe段的斜率。材料的力学性能——1.5刚度常用材料的弹性模量E/MPa在一定的载荷作用下，弹性模量（E）大的材料发生的弹性变形比较小。材料的弹性模量是一个常数，不会因热处理、合金化等外部条件而改变。铁镍钛铝铜镁2140002100001180107200013240045000材料的力学性能——1.6塑性1.6塑性塑性——材料在受载荷作用时，在断裂之前发生永久性变形的能力。材料的力学性能——1.6塑性衡量材料塑性好坏的指标：1.延伸率δ延伸率又称伸长率，是试样被拉断后，塑性伸长量与试样原始标距长度的百分比：%100LLL001材料的力学性能——1.6塑性2.断面收缩率Ψ断面收缩率是试样被拉断后，颈缩处的横截面积收缩量（S0-S1）与原始横截面积S0之百分比：%100SSS010材料的力学性能——1.6塑性材料的δ、Ψ值越大，表明其塑性越好。材料的塑性在工程上的实用意义：1）塑性是变形加工（锻压）的条件。塑性较好的材料才可以进行变形加工。2）塑性好的材料，不易脆断，应用时安全性比较好。材料的力学性能——1.7硬度1.7硬度硬度——用来衡量材料软硬程度的性...