Chapter2金属在其它静载荷下的力学性能

1、第一节第一节 应力状态软性系数应力状态软性系数第二章第二章 其它静加载下的力学性能其它静加载下的力学性能其中：其中： maxmax=(=(1 1-3 3)/2;)/2; maxmax=1 1-(-(1 1+3 3) )可知：可知： 值越大，值越大，maxmax越大，易发生塑性变形越大，易发生塑性变形后断裂，表示应力状态越软。后断裂，表示应力状态越软。 值越小，值越小，maxmax越小，易发生脆性断裂，越小，易发生脆性断裂，表示应力状态越硬。表示应力状态越硬。弹弹性性伸伸长长弹性歪扭弹性歪扭断断裂裂塑性变形塑性变形（滑移滑移）：正应力：正应力F切应力切应力2第二节第二节 压缩、弯曲、扭转试验压缩

2、、弯曲、扭转试验 良好塑性材料可良好塑性材料可压扁而不断裂压扁而不断裂3 3、测定的力性指标、测定的力性指标 与拉伸试验类似：与拉伸试验类似： 强度强度：pbpb非比例弯曲应力非比例弯曲应力 bbbb抗弯强度抗弯强度 E Eb b弯曲弹性模量弯曲弹性模量 塑性塑性：f fb b 断裂挠度断裂挠度 = M / W = 8 = M / W = 8 F FL/(dL/(d3 3) ) 注：注：W W抗弯断面系数，圆形、方形不同；抗弯断面系数，圆形、方形不同； 只需将弯曲试验曲线上不同意义的只需将弯曲试验曲线上不同意义的P P值带值带入上式，即可获不同强度值入上式，即可获不同强度值3 扭转试验主要性能

3、指标扭转试验主要性能指标 (1) 切变模量切变模量G: 切应力与切应变之比切应力与切应变之比 参见参见p51公式公式24、25 (2)扭转屈服点扭转屈服点s s = Ms / W W：试样抗扭截面系数：试样抗扭截面系数 Ms ：残余扭转切应变为：残余扭转切应变为0.3%时的扭距时的扭距 (3)抗扭强度抗扭强度(扭转强度极限扭转强度极限)b b = Mb / W (Mb ：试样断裂前的最大扭距试样断裂前的最大扭距)第三节第三节 缺口试样静载荷试验缺口试样静载荷试验 yx薄板缺口拉伸时弹性薄板缺口拉伸时弹性状态下的应力分布状态下的应力分布 缺口的第一个效应：缺口的第一个效应：缺口造成应力应变集中缺

4、口造成应力应变集中 K Kt t只取决于缺口的几何形状只取决于缺口的几何形状 机械工程手册机械工程手册（3 3）缺口根部内侧产生横向拉应力缺口根部内侧产生横向拉应力 它是由于材料横向收缩引起的，是金属它是由于材料横向收缩引起的，是金属变形连续性要求的结果。变形连续性要求的结果。 缺口的第二个效应缺口的第二个效应 缺口的存在改变了其前方的应力状态：缺口的存在改变了其前方的应力状态： 由单向应力改为两向、三向应力状态由单向应力改为两向、三向应力状态厚板缺口拉伸时弹性状态下的应力分布厚板缺口拉伸时弹性状态下的应力分布单向应力改为三向应力状态单向应力改为三向应力状态yxz缺口内侧截面上局部区域屈服后的

5、应力分布缺口内侧截面上局部区域屈服后的应力分布( (二二) )缺口试样在缺口试样在塑性状态塑性状态下的应力分布下的应力分布 厚板缺口截面上应力的分布厚板缺口截面上应力的分布: : 缺口内侧前沿一定区域存在塑性区，缺口内侧前沿一定区域存在塑性区， 塑性区内三向应塑性区内三向应力逐渐增加；塑性区力逐渐增加；塑性区外三向应力的分布与外三向应力的分布与缺口试样在缺口试样在弹性状态弹性状态下的应力分布相似。下的应力分布相似。缺口的第三个效应：缺口的第三个效应：缺口强化缺口强化 NSRNSR愈小，缺口敏感性愈大愈小，缺口敏感性愈大，NSRNSR是一个是一个安全性的力学性能指标。安全性的力学性能指标。 bb

6、nNSR应用：高强度钢应用：高强度钢( (淬火中、低温回火淬火中、低温回火) )弹性变形弹性变形区区塑性变形塑性变形区区断裂区断裂区裂纹开始形成裂纹开始形成裂纹扩展裂纹扩展5 5 缺口试样静弯曲试验曲线分析缺口试样静弯曲试验曲线分析塑性功塑性功(无无) 对缺口敏感，且塑对缺口敏感，且塑性功越小越敏感；性功越小越敏感； (断裂功断裂功) ) 对缺口不敏感，且对缺口不敏感，且断裂功越大越不敏感断裂功越大越不敏感注：断裂功注：断裂功裂纹形成和扩展所消耗的功裂纹形成和扩展所消耗的功不同材料的缺口弯曲试验比较不同材料的缺口弯曲试验比较第三节第三节 硬度硬度(2)(2)硬度值大小不仅取决于材料的性质、成分硬度值大小不仅取决于材料的性质、成分和显微组织，还与测量方法、条件等有关。和显微组织，还与测量方法、条件等有关。 须按统一标准测定、比较。须按统一标准测定、比较。(3)(3)硬度实验设备和方法简单、快速；无损硬度实验设备和方法简单、快速；无损压入法压入法 ： 布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度 表征材料表面抵抗外物压入时引起表征材料表面抵抗外物压入时引起塑性变形的能力。塑性变形的能力。材料材料硬度与强度的关系硬度与强度的关系硬度范围硬度范围未未淬淬硬硬钢钢b0.362HBb0.345HBb2.51103/(130-HRB) b2.64