材料力学性能-动画

1、图图1 .1 .1 弹性变形示意弹性变形示意2.2.塑性变形塑性变形 载荷增加到一定程载荷增加到一定程度时，材料发生的变形度时，材料发生的变形不能完全消失而一部分不能完全消失而一部分被保留下来被保留下来, , 被保留的被保留的变形变形称之为塑性变形或称之为塑性变形或永久变形。如永久变形。如图图1 .1 .2所示。所示。 3.3.断裂断裂 断裂前出现明显宏断裂前出现明显宏观塑性变形的断裂称为观塑性变形的断裂称为韧性断裂；在断裂前没韧性断裂；在断裂前没有宏观塑性变形的断裂有宏观塑性变形的断裂称为脆性断裂。称为脆性断裂。如图如图1 .1 .3所示所示。 图图1 .1 .2 塑性变形塑性变形示意示意图

2、图1 .1 3 韧性、脆性断裂示意韧性、脆性断裂示意2.2.测得的主要力学性能指标测得的主要力学性能指标(1)(1)弹性极限：弹性极限：材料产生完全弹性变形时所能承受的材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，以最大应力值，以“e”表示表示,单位为单位为MPa。 (2)(2)弹性模量：弹性模量：材料在弹性变形的阶段内，直线的斜率。以材料在弹性变形的阶段内，直线的斜率。以“E E ”表表示，单位为示，单位为MPa。E 值反映材料的刚度大小。值反映材料的刚度大小。通常材料一定，通常材料一定， E 值变化很小。值变化很小。 tanE图图1 .2 .2 弹性极限和弹性模量示意弹性极限和弹性模量示意图

3、图1 .2 .3 弹性模量与结构刚度示意弹性模量与结构刚度示意图图1 .2 .5 屈服强度示意屈服强度示意l (3) (3) 屈服点屈服点s s和屈服强度和屈服强度0.20.2l (4) (4) 抗拉强度抗拉强度b bl (5) (5) 塑性塑性l 1 1）断后伸长率）断后伸长率 l （L1 1- -L0 0）/ /L0 0100% 100% l 注意：注意：和和5 5的区别。的区别。 2 2）断面收缩率）断面收缩率 ( (S0 0S1 1)/)/S0 0100%100%图图1 .2 .4 屈服点与抗拉强度屈服点与抗拉强度图图1 .2 .6 和和5的区别的区别 1 1布氏硬度（布氏硬度（HBH

4、B）(1)(1)测试原理测试原理 计算公式：计算公式： (2)(2)测定条件测定条件 压头为淬火钢球，适于测定硬压头为淬火钢球，适于测定硬度在度在450450以下的材料，如结构钢、铸以下的材料，如结构钢、铸铁及非铁合金等，以铁及非铁合金等，以HBSHBS表示；压头表示；压头为硬质合金，以为硬质合金，以HBWHBW表示，适于测定表示，适于测定硬度值在硬度值在450450以上的材料，最高可测以上的材料，最高可测650HBW650HBW。 (3)(3)表示方法表示方法 例如：例如：120120HBSHBS10/1000/3010/1000/30。 (4)(4)适用范围适用范围 铸铁、铸钢、非铁金属材

5、料及铸铁、铸钢、非铁金属材料及热处理后钢材毛坯或半成品。热处理后钢材毛坯或半成品。）（222dDDDFSF- HB图图1 .2 .7 布氏硬度测试原理布氏硬度测试原理 图图1 .2 .8 布氏硬度测试示意布氏硬度测试示意l 2.2.洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR）l (1)(1)测试原理测试原理 l 洛氏硬度值用主载荷洛氏硬度值用主载荷作用下试样产生塑性变形作用下试样产生塑性变形压痕深度压痕深度BDBD来确定。来确定。 l (2)(2)表示方法表示方法 l 硬度标尺：硬度标尺：HRAHRA、 HRB HRB 、HRCHRC，C C标尺最常用。如标尺最常用。如250250HRCHRC。l (3)(

6、3)适用范围适用范围 l 在批量的成品或半成品在批量的成品或半成品质量检验中广泛使用，也质量检验中广泛使用，也可测定较薄工件或表面有可测定较薄工件或表面有较薄硬化层的硬度。较薄硬化层的硬度。图图1 .2 .9 1 .2 .9 洛氏硬度测试原理示意洛氏硬度测试原理示意图图1 .2 .10 1 .2 .10 洛氏硬度测试洛氏硬度测试l 3.3.维氏硬度维氏硬度( (HVHV) ) l (1) (1)测试原理测试原理 l 和布氏硬度试验原和布氏硬度试验原理基本相同。理基本相同。 l (2)(2)表示方法表示方法 l 例如：例如：640640HVHV30/2030/20。 l (3)(3)适用范围适用

7、范围 l 用于测量金属镀层用于测量金属镀层薄片材料和化学热处理后的薄片材料和化学热处理后的表面硬度。表面硬度。 l 各硬度值之间大致有以各硬度值之间大致有以下关系：下关系：l 布氏硬度值在布氏硬度值在200200450450范围内，范围内，HBS(HBW)HBS(HBW)=10=10HRCHRC；l布氏硬度值小于布氏硬度值小于450450HBSHBS，l HBSHBSHVHV。 图图1 .2 .11 1 .2 .11 维氏硬度测试原理示意维氏硬度测试原理示意1.1.裂纹扩展的基本形式裂纹扩展的基本形式( () ) 张开型张开型( () ) 滑开型滑开型( () ) 撕开型撕开型 图图1 .2

8、.12 1 .2 .12 裂纹扩展的基本形式裂纹扩展的基本形式aYK 衡量裂纹尖端衡量裂纹尖端附近应力场强弱程附近应力场强弱程度的力学参量称为度的力学参量称为应力场强度因子，应力场强度因子，用用K表示。其表表示。其表达式为：达式为：单位为单位为MPam 。 1/22.2.应力场强度因子应力场强度因子 图图1 .2 .13 裂纹尖端附近应力场示意裂纹尖端附近应力场示意图图1 .2 .14 裂纹扩展示意裂纹扩展示意l 材料的韧性是指材料材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。性和强度的综合表现。l

9、 材料在冲击载荷作用下抵抗材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度。破坏的能力称为冲击韧度。 l 1.1.摆锤冲击实验摆锤冲击实验l 冲击韧度值用公式表示：冲击韧度值用公式表示：0SAkk(J/cm2)图图1 .3.1 冲击试样冲击试样图图1 .3.2 冲击试验冲击试验 国家标准现已规定用国家标准现已规定用AkAk作为韧性判据。作为韧性判据。l 1.1.疲劳强度疲劳强度l 疲劳强度是指材料经疲劳强度是指材料经无数次交变载荷作用而不断裂无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力值用的最大应力值用-1-1表示，单表示，单位为位为MPaMPa，它表现了材料抵抗，它表现了材料抵抗疲劳断裂的能力。疲劳断裂的能力。 l 2.2.疲劳断裂疲劳断裂l 零件在循环应力作用零件在循环应力作用下下, ,在一处或几处产生局部永在一处或几处产生局部永久性累积损伤久性累积损伤, ,经一定循