工程材料力学性能6课件

工程材料力学性能6课件目录CONTENTS引言工程材料的力学性能材料的基本力学性能材料在复杂应力状态下的力学行为材料的环境敏感力学性能材料力学性能的测试与表征01CHAPTER引言课程名称工程材料力学性能6适用对象材料科学、工程力学、机械工程等相关专业的本科生和研究生课程目标培养学生掌握工程材料在各种力学载荷下的性能表现、变形机制和失效模式，为解决实际工程问题提供理论和实践基础。课程介绍1学习目标掌握工程材料的力学性能基本概念、测试方法和评价指标。理解材料的弹塑性行为、断裂力学、疲劳与损伤等基本理论。能够运用所学知识对不同工程材料的力学性能进行评估和优化，提高工程结构的可靠性和安全性。培养学生的实验技能和解决实际问题的能力，为未来的工程实践和研究工作打下坚实基础。02CHAPTER工程材料的力学性能材料在受到外力作用时发生形变，当外力去除后能恢复原状的性质。弹性材料在受到外力作用时发生形变，且在去除外力后不能恢复原状，但可以通过外力调整其形状的性质。塑性弹性与塑性强度与韧性强度材料抵抗外力作用而不被破坏的能力。常见的强度指标有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。韧性材料在受到外力冲击时抵抗断裂的能力。常见的韧性指标有冲击韧性、断裂韧性等。材料在循环应力作用下，经过一定周期后发生断裂的现象。疲劳断裂一般发生在应力集中的部位。材料在受到外力作用时，因应力超过其承载极限而发生的断裂现象。断裂一般发生在材料的薄弱部位或缺陷处。疲劳与断裂断裂疲劳03CHAPTER材料的基本力学性能拉伸性能是指材料在拉伸力作用下抵抗断裂和变形的性能。拉伸性能的测试方法包括拉伸试验和弯曲试验等。拉伸性能常见的拉伸性能指标包括抗拉强度、屈服强度、伸长率和截面收缩率等。拉伸性能的优劣对于材料的加工和使用具有重要意义，是评估材料力学性能的重要指标之一。010204压缩性能压缩性能是指材料在压缩力作用下抵抗变形和破坏的性能。常见的压缩性能指标包括抗压强度、弹性模量等。压缩性能的测试方法包括压缩试验和弯曲试验等。压缩性能的优劣对于材料的稳定性、抗震性和承载能力具有重要意义。03弯曲性能是指材料在弯曲力作用下抵抗变形和破坏的性能。弯曲性能的测试方法包括弯曲试验和压缩试验等。常见的弯曲性能指标包括抗弯强度、弹性模量等。弯曲性能的优劣对于材料的结构强度、稳定性和承载能力具有重要意义。弯曲性能剪切性能剪切性能是指材料在剪切力作用下抵抗剪切和变形的性能。剪切性能的测试方法包括剪切试验和摩擦试验等。常见的剪切性能指标包括抗剪强度、摩擦系数等。剪切性能的优劣对于材料的连接、固定和稳定性具有重要意义。04CHAPTER材料在复杂应力状态下的力学行为在复杂应力状态下，材料发生弹性变形，遵循Hooke定律，即应力与应变成正比。弹性变形当材料受到超过其屈服点的应力时，会发生塑性变形，这种变形是不可逆的。塑性变形在复杂应力状态下，材料可能表现出粘性流动行为，即应力与应变速率成正比。粘性流动复杂应力状态下的变形行为123该准则基于等效应力的概念，认为当等效应力达到某一极限值时，材料发生屈服。Mises强度准则该准则基于最大剪应力的概念，认为当最大剪应力达到某一极限值时，材料发生屈服。Tresca强度准则考虑到不同应力分量对材料屈服的影响，复合强度准则综合了Mises和Tresca准则，以更准确地描述材料的强度行为。复合强度准则复杂应力状态下的强度准则韧性断裂准则韧性材料在复杂应力状态下发生断裂时，同样需要满足一定的断裂准则。复合断裂准则考虑到不同应力分量对材料断裂的影响，复合断裂准则综合了脆性和韧性断裂准则，以更准确地描述材料的断裂行为。脆性断裂准则脆性材料在复杂应力状态下发生断裂时，通常满足一定的应力条件或断裂准则。复杂应力状态下的断裂准则05CHAPTER材料的环境敏感力学性能随着温度升高，材料会膨胀，尺寸变大；反之，温度降低则材料收缩，尺寸变小。热膨胀与热收缩弹性模量与温度强度与温度温度对材料的弹性模量有影响，高温下弹性模量通常降低，而低温下则升高。高温下材料的强度会降低，而低温下则可能增加。030201温度对材料力学性能的影响03强度与湿度湿度对材料的强度有影响，湿度高时强度通常降低，而湿度低时则可能增加。01吸湿与脱湿湿度高时，材料会吸收水分；湿度低时，水分会从材料中蒸发。02湿膨胀与湿收缩湿度变化会导致材料尺寸变化，湿膨胀是指湿度增加时尺寸变大，反之则为湿收缩。湿度对材料力学性能的影响化学腐蚀材料与腐蚀性介质发生化学反应，导致性能下降。电化学腐蚀金属材料之间或金属与非金属之间发生的电化学反应。应力腐蚀在拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下导致材料脆性断裂。腐蚀对材料力学性能的影响06CHAPTER材料力学性能的测试与表征测量材料在拉伸载荷下的应力-应变行为，包括弹性模量、屈服强度和极限强度等参数。拉伸试验测量材料在压缩载荷下的应力-应变行为，以评估材料的抗压强度和变形能力。压缩试验测量材料在弯曲载荷下的应力-应变行为，以评估材料的抗弯强度和挠曲性能。弯曲试验通过测量材料在冲击载荷下的断裂韧性和吸收能量，评估材料的抗冲击性能。冲击试验材料力学性能的测试方法ABCD材料力学性能的表征方法弹性模量描述材料在弹性范围内抵抗变形的能力，通常用杨氏模量表示。强度与塑性描述材料在载荷作用下抵抗断裂的能力，包括屈服强度、极限强度和延伸率等参数。泊松比描述材料横向收缩与轴向伸长之间的相对关系，即横向应变与轴向应变之比。韧性描述材料吸收能量的能力，通常用冲击韧性和断裂韧性表示。基于大量的实验数据，总结出一些经验公式来预测材料的力学性能参数，如弹性模量、泊松比