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第一章_金属在单向静拉伸载荷下的力学性能副本图文课件

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第一章 金属 单向 拉伸 载荷 力学性能 副本 图文 课件
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材料性能学 第一章 金属在单向静拉伸 载荷下的力学性能 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 主要内容 塑性变形 弹性变形 拉伸力拉伸力 伸长曲线和应力伸长曲线和应力 应变曲线应变曲线 金属的断裂 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l单向静拉伸试验特点 应力状态 加载速率 温度 试样等都有严格规定 可揭示最基本的力学行为 弹性 塑性 断裂等 最广泛使用的力学性能检测手段 强度 塑性等 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 1 1 拉伸力 伸长曲线和应力 应变曲线 l 力 伸长曲线 试验过程 GB T228 2002 常温 光滑试样 拉伸试验机 缓慢加载 低的变形速率 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 拉伸试样 GB T6397 1986 长试样 L0 10d0 短试样 L0 5d0 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 拉伸 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 强度 材料抵抗塑性变形或断裂的能力 e s b 图1 29 圆形拉伸试样图1 30 低碳钢单向静拉伸曲线 F l 公式 F s0 l l0 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 拉伸曲线 l 弹性变形oe E E e l 均匀塑性变形 强化 sb b l 不均匀集中塑性变形bz 缩颈 现象 低碳钢单向静拉伸曲线 l 不均匀屈服变形es s 0 2 l z点 试样发生断裂 s 0 2及 b是设计和选材的 主要依据 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 陶瓷 玻璃 塑料含杂质铁合金淬火高温回火高 碳钢 黄铜低合金钢 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial S 真应力 e 真应变 K 强度系数 n 应变硬化指数 材料的应变强化能力 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 1 2 弹性变形 一 弹性变形及其实质 可逆变形 本质 材料的原子 离子 或 分子自平衡位置产生可 逆位移的反映 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 二 虎克定律 n简单应力状态的虎克定律 1 单向拉伸 2 剪切和扭转 3 E G和 的关系 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial n广义虎克定律 复杂应力状态 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 三 弹性模量 物理意义 材料对弹性变形的抗力 其值越大 在相同应 力下产生的弹性变形越小 工程上被称为材料的刚度 用途 工程上 刚度 梁 曲轴 弹簧钢 特点 决定于金属原子本性和晶格类型 对组织不敏感 E 定义 产生100 弹性变形时所需要的应力 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 四 弹性比功 定义 材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力 几何意义 曲线上弹性阶段下的面积 用途 弹簧钢 橡胶 减震 储能 要求ae大 提高 e 或者降低E 体积越大 ae越大 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 五 滞弹性 弹性后效 n现象 弹性应变落后于应力 与 时间相关 n定义 在弹性范围内快速加载或卸 载后 随时间延长产生附加 弹性应变的现象 n影响因素 材料成分 组织 均匀性 弹性滞后环 由于具有滞弹性 金属在弹性区快速加载卸载时 应变落 后于应力 使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线 图a 存在滞后 环说明加载时消耗于金属的变形功大于卸载时金属恢复变形放出的变形功 有一部分变形功为金属所吸收 大小用滞后环面积度量 e 图b e 图c 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 六 金属的循环韧性 定义 金属在交变载荷 或振动 下吸收不可逆变形功的能力 称为金属的循环韧性 也叫金属的内耗或消振性 意义 力学性能之一 循环韧性越高 机件的消振能力越好 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 七 包申格效应 Bauschinger n定义 材料经过预先加载 并产生少量塑性变形 卸 载后 再同向加载 规定 残余伸长应力 弹性极限 或屈服极限 增加 反向 加载规定残余伸长应力降 低 特别是弹性极限几乎 降低到零 的现象 n微观本质 预塑性变形 位错 增殖 运动 缠结 同向加载 位错运动受阻 规定残余应力 r 增加 反向加载 位错被迫作反 向运动 运动容易 规定残余应 力 r降低 n度量指标 包申格应变 在给定应力下 正向加载和反向 加载两应力 应变曲线之间的应 变差 bc n危害 影响疲劳寿命 交变载荷 低周 应变控制 变形能力 抗疲劳 高周 应力控制 强度 抗疲劳 造成强度损失 对于需要高强度的构件有害 对于需要塑性成型的构件有利 n消除方法 预先进行较大的塑形变形 位错增 殖难于重分布 反向加载时强度变化不 大 反向受力前做回复或再结晶退火 处理 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 1 3 塑性变形 一 塑性变形的方式及特点 微观结构的相邻部分产生永久性位移 并不引起材料破裂的现象 l方式 滑移 主要方式 通过位错的运动实现 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l方式 滑移 主要方式 孪生 低温或快速形变时 切应力 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l多晶体的塑性变形特点 1 晶界阻碍位错运动 晶界使变形抗力提高 细晶强化 2 晶粒分批逐步变形 具有不同 时性和不均匀性 材料表面优先 软位向先变形 3 各晶粒变形的相互协调性 需要多系滑移 应变硬化速率比单 晶体高 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 二 屈服现象和屈服强度 l材料产生宏观塑性变形 的一种标志 l屈服现象 弹性向塑性变形过渡明 显 外力保持恒定时试 样仍继续伸长 或外力 增加到一定数值时突然 下降 然后外力几乎不 变时 试样仍继续伸长 变形 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 屈服伸长变形是不均匀塑性变形 外力从上屈服点下降到下屈 服点时 在试样局部区域开始形成与拉伸轴约成45的雷德斯带 或屈服线 随后在试样长度方向逐渐扩展 当屈服线布面整个 长度方向时 屈服伸长结束 试样开始进入均匀塑性变形阶段 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 屈服机理 n外应力作用下 晶体中位错萌生 增殖和运动过程 n三个因素 变形前可动位错密度很小 柯氏气团 溶质原子聚集在位错线的周围 形成气团 位错被钉扎 位错塞积群 n个位错同向运动受阻 形成塞积群 随塑性变形发生 位错能快速增殖 位错运动速率与外加应力有强烈依存关系 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 应变速率与位错密度 位错运动速率及柏氏矢量成正比 n晶体结构变化 b 应变速率 n位错增值 应变速率 n提高外应力 应变速率 塑性变形前 位错密度低 欲满足一定的应变速率 必提高外应 力 这就是实验中的上屈服点 一旦塑性变形产生 位错大量 增殖 位错运动速率必然下降 相应的应力也就突然降低 从 而产生屈服现象 位错运动速率对应力大小越敏感 屈服现象 越明显 如bcc的低碳钢有明显屈服 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 屈服强度 s su sl 有些材料屈服点不明确 用规定微量塑性伸长 应力表示屈服强度 如 0 2 l条件屈服强度 规定微量塑性伸长应力 根据测定方法不同 有三种指标 规定非比例伸长应力 P 0 01 条件比例极限 或 0 05 加载过程中测定 规定残余伸长应力 r r0 2 屈服强度 卸 载后测定 试样在外力保持恒定仍能继续伸 长的应力称为屈服强度 s Fs A0 规定总伸长应力 t0 5 弹性伸长加塑性伸长 加载过程中测定 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 强度设计 s n n 2 屈服判据 屈雷斯加最大切应力判据 1 3 s 米赛斯畸变能判据 1 2 2 2 3 2 3 1 2 2 s2 开始塑性变形的强度设计准则 是否越高越好 屈强比 屈强比高 材料利用率高 但过高的屈强比 不利于某些应力集中 部位的应力重新分布 极易引起脆性断裂 所以应力状态较硬 应变 速率较高 截面变化较大的机件 选择屈服强度值较低的材料 降低屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性 l s 工程上从静强度角度选择韧性材料的依据 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 三 影响屈服强度的因素 合金 基体 强化相 塑性变形 位错 基体 影响位错增殖和运动 影响屈服强度 l 内在因素 金属本性及晶格类型 晶粒大小和亚结构 溶质元素 第二相 l 外在因素 温度 应变速率 应力状态 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial n1 金属本性及晶格类型 n纯金属单晶体 位错运动所受的各种阻力决定 n晶格阻力 派纳力理想晶体中仅存一个位错运动时所需克 服的阻力 与位错宽度和柏氏矢量有关 n位错交互作用阻力 与柏氏矢量和位错密度有关 l 位错强化 W 位错宽度 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial n2 晶粒大小和亚结构 n晶界是位错运动的障碍 n要使相邻晶粒中的位错源开动 必须加大外应力 霍尔派奇 Hall Petch 公式 l 细晶强化 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 3 溶质元素 溶质 晶格畸变应力场 晶格畸变应力场与位错应 力场产生交互作用 是位 错运动受阻 是屈服强度 提高 间隙固溶体的强化效果比 置换的大 l 固溶强化 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 4 第二相 弥散强化 沉淀强化 位错切过或绕过 尺寸 形状 数量及 分布 与基体的晶体 学匹配程度 l 第二相强化 屈服强度对成分 组织极为敏感 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 影响屈服强度的外在因素 1 温度提高 位错运动容易 s nBBC温度效应显著 nFCC HCP不显著 结构钢低温脆性 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial n 2 应变速率提高 s 应变速率硬化 m 应变速率敏感指数 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial n 3 应力状态 切应力 s 切应力分量越大 越有利于塑性变形 屈服强度 越低 扭转强度 拉伸强度 弯曲强度 非材质变化 应力状态硬 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 四 应变硬化 形变强化 l定义 材料在应力作用下进入塑性变 形阶段 随着变形量的增加 形变应力不断提高的现象 l机理 塑变变形过程中的多系滑移和 交滑移造成的 位错增殖 运动受阻所致 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 应变硬化的意义 n 1 使金属进行均匀的塑性变形 n 2 改善切削加工性能 n 3 保证机器的安全工作 n 4 提高材料强度的重要手段 形变强化 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l应变硬化指数 n 反映了金属材料抵抗继续塑 性变形的能力 n 0 1 0 5 n 1 s ke 理想弹性体 n 0 s k 无硬化能力 退火态 层错能低 n大 与 s成反比 冷加工态n小 直线作图法求得 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 定义 材料在静拉伸条件下的最大 位伸应力 意义 1 易于测定 重现性好 重要 的力学性能指标 2 脆性材料产品设计重要依据 3 取决于 s和n s b重要 五 抗拉强度和缩颈现象 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l 缩颈现象 韧性材料 变形集中于局部区域 应变硬化与截面减小共同作用的结果 B点之前 塑性变形均匀 应变 硬化可以补偿因试样截面减小所 带来的承载力下降 B点之后 应变硬化跟不上塑性变化的发展 是变形集中于试样局部区域产 生缩颈 B点之前 dF 0 B点 之后 dF 10 时 无颈缩 为脆性材料特征 时 有颈缩 为塑性材料特征 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial l影响因素 细化晶粒 塑性 软的第二相 塑性 温度提高 塑性 高固溶 硬的第二相 塑性 l 塑性的意义 安全力学性能指标 塑性变形缓和应力集中 轧制 挤压等冷热加工变形 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 七 静力韧度 l韧性 材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力 l韧度 度量材料韧性的力学性能指标 静力韧度 冲击韧度和断裂韧度 l静力韧度 静拉伸时 单位体积材料断裂前所吸收的功 它是强度和塑性的综合指标 静力韧度对于按屈服强度设计 而在服役中可能遇到偶然过载的机件 如链条 起重吊钩等 是必须考虑的重要指标 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 思考题 画出该材料的工程应力 应变曲线和真应力 应变曲线 求n和K 并写出Hollomon方程 今有10mm直径的正火态60Mn拉伸试样 其试验数据如下 d 9 9mm为屈服平台刚结束时的试样直径 F KN39 543 547 652 955 454 052 44843 1 d mm9 919 879 819 659 218 618 217 416 78 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 1 4 金属的断裂 l失效 磨损 腐蚀和断裂 l断裂 材料在力的作用下分成若干 部分的现象 n裂纹 不完全断裂 n断裂过程包括裂纹萌生与扩展 n研究目的 防止断裂 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 一 断口分析 l手段 肉眼 放大镜 扫描电子显微镜 SEM 宏观 微观结合 l注意 宏观断裂形态 微观断裂特征 材料断裂的实际情况复杂 l目的 了解材料断裂时裂纹萌生及扩展的起因 经历及方式 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 二 断裂的类型 断裂前塑性变形大小 脆性断裂 韧性断裂 断裂面的取向 正断 切断 裂纹扩展的途径 穿晶断裂 沿晶断裂 断裂机理 解理断裂 微孔聚集型断裂 纯剪切断裂 材料性能学 Property of Materials 中国石油大学 China University of Petroleum Five weeks of practice ended in this way and my feelings can only be summed up in eight words although hard but very substantial 一 韧性断裂和脆性断裂 n定义 金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂 在裂纹 扩展过程中不断消耗能量 n特点 断裂面与主应力成45o角 n断口特征 纤维状 灰暗色 呈杯锥形 n纤维区 裂纹扩展慢 n放射区 快速低能量撕裂 n剪切唇
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上传时间: 2020-05-23

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