1、1/34第二章第二章 其它靜加載下的力學性能其它靜加載下的力學性能引言 主要指： 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、硬度和帶缺口試樣力學性能。 原因：零部件在使用過程中將承受不同類型的外應力；零件內(nèi)部存在不同的應力狀態(tài)。2/341、應力狀態(tài)表示方法 材料的塑性變形和斷裂方式不但與自身的強度有關，而且還與應力狀態(tài)有關。 max對脆性斷裂起主要作用；max對塑性變形和韌性斷裂起主要作用。2.1 應力狀態(tài)軟性系數(shù)應力狀態(tài)軟性系數(shù)3/34 應力狀態(tài)軟性系數(shù)：應力狀態(tài)軟性系數(shù)：表示最大切應力與最大正應力的相對大小。表示塑性變形難易表示塑性變形難易程度。程度。)(5 . 02)()(213213132131maxmax

2、(1) 越大就越易塑性變形，反之越易產(chǎn)生脆性斷裂。 (2) 把值較大的稱做軟的應力狀態(tài)軟的應力狀態(tài)，值較小的稱做硬的應力狀態(tài)硬的應力狀態(tài)。4/34一、壓縮 1、壓縮試驗的特點及應用 (1) 單向壓縮的應力狀態(tài)軟性系數(shù)2。 (2) 主要用于拉伸時呈脆性材料的力學性能測定，以顯示其塑性性能。2.2 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)5/34 (3) 壓縮試驗不能使塑性很好的材料斷裂。 (4) 多向不等壓縮試驗適用于脆性更大的材料，以反映其微小塑性差異。 2、壓縮試驗及其性能指標 抗壓強度(bc)，壓縮屈服點(sc)等。6/34 圖2-1 脆性材料在拉伸和 圖2-2 金屬壓縮力-變形曲線 壓縮載荷下的

3、力學行為 1-脆性材料；2-塑性材料拉伸 壓縮7/34二、彎曲 1、彎曲試驗的特點及應用 (1) 上表面為壓應力，下表面為拉應力； (2) 可靈敏反映材料表面缺陷； (3) 常用于測定硬質(zhì)試樣的脆性或低塑性材料的(抗彎)強度和顯示塑性差別；8/34三、扭轉(zhuǎn) 1、扭轉(zhuǎn)試驗的特點及應用 (1) 扭轉(zhuǎn)的應力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8，易于顯示塑性行為； (2) 圓柱試樣扭轉(zhuǎn)時沒有頸縮現(xiàn)象； (3) 可敏感反映表面缺陷及硬化層性能； (4) 根據(jù)扭轉(zhuǎn)試驗可明確區(qū)分材料最終斷裂方式是正斷還是切斷。9/34 2、扭轉(zhuǎn)試驗斷口特征 斷口特征有正斷正斷、切斷切斷、木紋狀木紋狀斷口等。圖2-3 扭轉(zhuǎn)試樣的宏觀斷口%

4、注意與單向拉伸時正斷斷口與切斷斷口形態(tài)注意與單向拉伸時正斷斷口與切斷斷口形態(tài)的區(qū)別。兩者正好相反。的區(qū)別。兩者正好相反。10/34一、問題的提出 實際構件，通常存在截面的急劇變化，可視為“缺口”，影響其力學性能。二、缺口效應 缺口效應：缺口效應：缺口的存在，使得材料在靜載荷作用下，缺口截面上的應力狀態(tài)應力狀態(tài)發(fā)生改變。 2.3 缺口試樣靜載荷試驗缺口試樣靜載荷試驗 11/34x x(一) 缺口試樣在下的應力分布12/34圖2-5 缺口拉伸時彈性狀態(tài)下的應力分布 (a) 薄板；(b) 厚板 缺口的第一個效應：缺口的第一個效應：缺口造成應力集中應力集中。并改變了缺口前方的應力狀態(tài)。13/34 理論

5、應力集中系數(shù)理論應力集中系數(shù)Kt：表示缺口引起的應力集中程度。 maxtK (1) Kt只取決于缺口的幾何形狀，與材料性質(zhì)無關。 (2) 應力集中具局部效應，遠離缺口，集中應力衰減直至正常值；且集中程度越高，衰減越快。14/34圖2-6 缺口內(nèi)側(cè)截面上局部區(qū)域屈服后的應力分布缺口內(nèi)側(cè)前沿一定區(qū)域存在塑性區(qū)(二)缺口試樣在塑性狀態(tài)塑性狀態(tài)下的應力分布塑性區(qū)內(nèi)三向應力逐漸增加；缺口強化缺口強化。15/34 缺口強化：缺口強化：對于塑性較好的材料，由于缺口的存在，出現(xiàn)了三向應力狀態(tài)，并產(chǎn)生了應力集中，使得試樣的屈服應力比單向拉伸時高，稱之為“缺口強化”現(xiàn)象。 缺口的第二個效應：缺口的第二個效應：缺口使塑性材料的強度增高，塑性降低。 16/34 (1) 材料的s未變。純粹是由于缺口產(chǎn)生三向拉伸應力約束了塑性變形所致。 (2) 缺口使塑性下降，脆性上升。不是強化金屬材料的手段。三、缺口敏感性與敏感度 1、缺口敏感性 金屬材料因存在缺口造成三向應力狀態(tài)和應力應變集中而變脆的傾向，稱為缺口敏感性缺口敏感性。 衡量其大小的力學性能指標是什么呢？衡量其大小的力學性能指標是什么呢？17/34 2