材料力学性能.ppt

材料在静拉伸时的力学行为概述
静拉伸:是材料力学性能实验中最基本的
试验方法。
拉伸曲线:应力-应变曲线,可求出许多主
要性能指标。
如:弹性模量E:零件刚度设计。
屈服强度σs,抗拉强度σb:强度设计,交变载荷
塑性δ,断裂前的应变量: 冷热变形时的工艺性能。
第一章材料在静载下的力学性能
应力-应变曲线
应力-应变曲线(F0不变)
①弹性变形
②屈服变形
③均匀塑性变形
④局部塑性变形
真应力-应变曲线(------代表)
σp:比例极限
σE:弹性极限
σLY:屈服强度(下)
σUY:屈服强度(上)
σB:强度极限
σb: 抗拉强度
σp: 应力与应变成正比关系的最大应力。
σp=FP/F0
σE :由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。
σE =FE /F0
不同材料,其应力-应变曲线不同,如:
金属材料的弹性变形 广义虎克定律
弹性模量 E = σX /εX X轴方向, 同轴,描写材料正应力条件
虎克定律:单位应变产生的单位应力(单向应力),物理意义:表示原子之间的结合力,它是组织不敏感元素
描写材料切应力:切变模量G = τXY / γXY
泊桑比:υ= —εXX /εXY
关系式:G = E/2(1+υ)
比弹性模量= 弹性模量/ 密度
对完全各向同性材料υ=
(或1/3)
当υ=,G=;
当υ=,G=
弹性常数4个: E,G,υ,K
K=σm/Δ=E/3(1-2υ) Δ------单位体积变形
K——体弹性模量
σm= (σx+σy+σz)/3
若υ=,则K≈E
只要已知E和υ,就可求出G和K , 由于E易测,因此用的最多。
弹性模量的技术意义
技术意义: E,G称为材料的刚度,它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力
影响E的特征因素:
与原子序数有周期性关系
E=K/γm K,m>1特征常数,γ原子半径γ↑E↓
    温度T: T↑原子结合力下降,E↓
    ε加载速度:对E 影响不明显
    合金化(加入某种金属),热处理对E影响不明显。
机械设计中,刚度是第一位的,它保证精度,曲轴的结构和尺寸常常由刚度决定,然后强度校核。
不同类型的材料,其弹性模量差别很大。
材料弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,可以说它是一个对组织不敏感的性能指标(对金属材料),而对高分子和陶瓷E对结构和组织敏感。
熔点高,E↑ E W =2EFe EFe=3EAl
零件的刚度与材料的刚度不同,它除了决定于材料的刚度外还与零件的截面尺寸与形状,以及截面积作用的方式有关。
弹性比功
弹性比功:为应力-应变曲线下弹性范围所吸收的变形功的能力,又称弹性比能,应变比能。
即弹性比功=σe2/2E =σeεe/2 其中σe为材料的弹性极限,它表示材料发生弹性变形的极限抗力
弹性比功
理论上:弹性极限的测定应该是通过不断加载与卸载,直到能使变形完全恢复的极限载荷。
实际上:弹性极限的测定是以规定某一少量的残留变形(%)为标准,对应此残留变形的应力即为弹性极限。