知识资料应力状态软性系数、压缩、弯曲、扭转

第二章

材料在其它

静载荷下的力学性能

第一节应力状态软性系数应力状态软性系数:（2-1）注意区别与上述的应力状态系数表2-1常用应力状态软性系数第二节压缩

CompressionTest一压缩试验：GB7314-87标准试验片：圆柱形或正方形试样，长度为直径或边长的2.5—3.5倍（防止失稳Buckling）压缩试验的特点：单向压缩试验的应力状态软性系数为2，比拉伸、扭转、弯曲的应力状态都软，所以主要用于拉伸时呈现脆性的金属材料力学性能测试；拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会发生断裂，脆性材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的断裂，塑性变形量几乎为零，而在压缩时能产生一定量的塑性变形，压缩断裂面与压缩载荷轴线呈45°角；（3）材料变形破坏方式

低碳钢的拉伸和压缩比较和压缩后的形状

铸铁(左)和石料(右)的压缩破坏

第三节弯曲BendingTest一、弯曲试验的特点

应力状态：单向应力状态（拉伸或者压缩，应力状态软性系数不同），表面应力最大，中心为零；注意（1）弯曲试验主要用于测定脆性或低塑性材料的抗弯强度；（2）对于拉-压弹性模量E和屈服强度相同的材料，应力和应变分布才表现出上述的对称性。特殊性能：弹性模量（不同于拉伸和压缩）；屈服现象不同于单纯拉伸或压缩；下图为拉伸和压缩弹性模量不同的材料的应变分布图（上下不对称）铸铁的抗拉强度和抗压强度不同；思考：铸铁梁在弯曲的过程中，什么位置首先破坏（上表面还是下表面）？一般脆性材料的抗拉强度都低于抗压强度，因此，脆性材料在承受弯曲载荷时，断裂的特征是？

弯曲试验的特点弯曲试样形状简单、弯曲试验操作方便（如可以避免偏心拉伸），适用于硬质脆性材料（铸铁、铸造合金、工具钢和硬质合金等）；弯曲试样表面应力最大，可以比较灵敏地反映材料表面缺陷；弯曲强度（）随材料和热处理温度而变化（图2-3）。注意：与材料拉伸和压缩试验相比，弯曲试验中试验片的上、下表面承受最大拉伸或压缩应力，因此表面的状况将对试验结果产生巨大影响。如：表面硬化（淬火或渗碳处理表面）、表面缺陷、缺口等对于试验结果都非常敏感。也就是说，从试件上截取试样时，截取位置和试样加工方法都必须特别注意（有专门的试样选取加工国家标准可以参考）。二弯曲试验两种常见的弯曲试验：三点弯曲threepointbending四点弯曲fourpointbending（均匀弯矩弯曲）两种常见的弯曲试验三弯曲试验中测量的力学指标两种弯曲试样：圆形：，长度为直径的16倍；矩形：长度为h的16倍；弯曲应力和最大弯曲应力的计算：Eq.(2-3)弯曲力—绕度曲线Fig.2-5（弯曲弹性模量/断裂绕度/断裂能量）规定非比例弯曲应力和抗弯强度第四节扭转TorsionTest一、扭转试验的特点1、应力状态：平面应力状态，应力状态软性系数0.8（比拉伸软），比拉伸时，易于显示金属的塑性行为。受力方式如下：2、能实现大塑性变形量下的试验；高温扭转试验可以用来研究金属在热加工条件下的流变性能与断裂性能，评定材料的热压力加工性，并为确定生产条件下的热压力加工工艺参数提供依据。

4、扭转试验主要用于测定材料的切断强度（可靠），可以根据断口的形状判断材料的韧脆性；还可以根据扭转试样的断口特征明确区分金属材料最终的断裂方式（正断、切断）3、能够敏感地反映出金属表面及表面硬化层的性能，同时，能够评定材料热加工性能；

二扭转试验试样：圆柱形试样，标距长度分