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汽车车身材料
汽车工程系
耿铁军
2012年8月
汽车车身材料的分类
金属:汽车工业中应用最广泛的材料,其中钢铁的用量最大。一般金属具的优良的工艺性能和力学性能;
非金属材料:主要是合成高分子材料,塑料、橡胶、玻璃等,具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点,主要保险杠、挡泥板、倒车镜、门窗和车内饰等元件;
复合材料:指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质,一般综合了各组分材料的优良性能。
80年代后期,复合材料车身外覆盖件得到大量的应用和推广,如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等,甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。
工程材料的使用:
为了合理地使用和加工金属材料,必须了解其使用性能和工艺性能。
使用性能:指各个零件或构件在正常工作时金属材料应具备的性能,它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化学性能。
工艺性能:指金属材料在冷、热加工过程中应具备的性能,它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
金属材料的性能
基本概念
载荷:零件和工具在使用过程中所受的力,按作用方式不同,可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等,又可分为静载荷和动载荷。
静载荷——力的大小不变或变化缓慢的载荷。如静拉力、静压力等。
动载荷——力的大小和方向随时间而发生改变。如冲击载荷、交变载荷、循环载荷等。
应力:材料在任一时刻所受的力除以横截面积之商。用“σ”表示。∑σ:西格玛 Sigma
变形:金属在外力的作用下尺寸和形状的变化,“弹性变形”和“塑性变形”
弹性变形——去除外力后,物体能完全恢复原状的变形。
塑性变形——当外力取消后,物体的变形不能完全恢复,而产生的永久变形。
力学性能:是指在力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能,通俗地讲是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力。
基本概念
强度:材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度等
塑性:塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸,而各质点间的联系不被破坏的性能
硬度:材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度
韧性:韧性是指金属在冲断前吸收变形能量的能力,即抵抗冲击破坏的能力
基本概念
金属材料的刚度、强度、弹性、塑性是通过拉伸实验来测定的,标准试样如图所示,把试样安装在拉伸试验机上,并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力,试样产生变形,直至断裂。
力学性能(机械性能):金属材料具有的抵抗一定外力作用而不被破坏的性能。金属材料的力学性能主要有:刚度、强度、弹性、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度和疲劳强度等。
金属材料的力学性能
圆形拉伸试样
F
e
s
b
k
L
Fs
Fb
屈服
弹性变形
缩颈
断裂
塑性变形
拉伸曲线
O
低碳钢拉伸曲线
强度
拉伸曲线oe段是直线,金属材料处在弹性变形阶段,应力与应变成正比例关系,服从虎克定律,其比值称弹性模量,是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。
弹性极限: 金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值,单位MPa 。即
试样发生完全弹性变形的最大载荷(N);
试样的原始横截面积(mm2 )。
式中