材料力学第二章.ppt

第二章金属在其它静载荷下的力学性能第二章金属在其它静载荷下的力学性能?在生产实际中,机械和工程结构中的材料或零件常承受压缩、弯矩、扭矩或剪切的作用,因此需要测定材料在压缩、弯曲、扭转、剪切等不同加载方式的力学性能,以作为材料选用的依据。?材料或零件上可能有螺纹、孔洞、台阶、缺口等引起应力集中的部位,它们与光滑试样静拉伸引起的应力状态不同。因此需要研究带有螺纹、油孔、键槽等缺口情况下的力学性能,以作为这些零件设计的依据。?硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标。材料的硬度试验方法在工业生产及材料研究中的应用极为广泛,但硬度并不是一个确定的力学性能指标,其物理意义随硬度试验方法的不同而不同。第二章金属在其它静载荷下的力学性能?应力状态软性系数?压缩?弯曲?扭转?缺口试样静载荷试验?硬度第二章金属在其它静载荷下的力学性能§1应力状态软性系数材料的塑性变形和断裂方式(韧性或脆性断裂) 除与材料本身的性质有关外,主要与应力状态有关。切应力主要引起材料的塑性变形和韧性断裂;而正应力容易导致材料的脆性断裂。不同的应力状态,其最大正应力σmax与最大切应力τmax的相对大小是不一样的。因此,对材料的变形和断裂性质将产生不同的影响。,转换为主应力状态。第二章金属在其它静载荷下的力学性能}{321?????321???????321max??????????31max21??????最大拉应力理论(第一理论)1bn????最大拉应变理论(第二理论)1bE????最大切应力理论(第三理论)maxsn????最大剪切变形能理论(第四理论)即Mises屈服判据2 2 2 21 2 2 3 3 1( ) ( ) ( ) 2s? ? ?????? ?????,称为应力状态软性系数maxmax??????????3213122???????????对于金属材料,,则????1 31 2 32 ? ??? ????? ?? ?? ?§1应力状态软性系数?α值越大,最大切应力分量越大,表示应力状态越“软”,越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小,最大正应力分量越大,应力状态越“硬”,越不易产生塑性变形而易于产生脆性断裂。三向不等拉伸时应力状态最硬,因其切应力分量为零;在这种应力状态下,材料最容易发生脆性断裂。因此对于塑性较好的金属材料,往往采用应力状态硬的三向不等拉伸的加载方法,以考查其脆性倾向。单向静拉伸的应力状态较硬,正应力分量较大,切应力分量较小,一般适用于那些塑性变形抗力与切断抗力较低的、所谓塑性材料的试验第二章金属在其它静载荷下的力学性能§2 压缩一、=2,比拉伸、扭转、弯曲的应力状态都软。,因此塑性材料很少进行压缩试验。,只不过压缩时试样不是伸长而是缩短,横截面不是缩小而是胀大。,尤其是陶瓷材料的压缩强度约高于其抗拉强度一个数量级;其压缩断裂面与载荷呈45°§2 压缩二、压缩试验(GB7314-87),也可用立方体和棱柱体。为防止压缩时试件失稳,试件的高度和直径之比h0/~, d0常为10~25。高径比愈大,抗压强度愈低。为了相互比较试样的高径比必须相同。对于几何形状不同的试件,则应保持为定值。0 0h )实验及力学行为变形断裂弹性变形塑性变形塑性材料不裂压缩试验