第三章其他静载下的力学性能

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1、第三章第三章 其他静载下的力学性能其他静载下的力学性能3.1 扭转扭转0.8扭转试样的应力和应变扭转试样的应力和应变(a)表面应力表面应力(b)弹性变形弹性变形(c)弹塑性变形弹塑性变形特点：表面应特点：表面应力最大，心部力最大，心部应力最小应力最小表面最危险表面最危险扭转实验测定的力学性能指标扭转实验测定的力学性能指标 或 ( )MM/ppMW0.30.3/MW/KKMW/bbMW30/16Wd0dWM002ld扭转试样的断口形态扭转试样的断口形态45(a)切断切断(b)正断正断(c)混合混合 断口断口(a)三点弯曲 (b)四点弯曲弯曲实验测定的力学性能指标弯曲实验测定的力学性能指标 v弯曲

2、图(下图) 通常采用矩形或圆柱形试样，通过弯曲实验记录弯曲载荷和最大挠度之间的曲线。v测定断裂时的抗弯强度 ： 式中： 断裂载荷 下的最大弯矩。对三点弯曲实验， ；对四点弯曲实验， W试样的弯曲截面系数另：可通过最大挠度比较不同材料的塑性。 /bbbM WbMbF/4bbMF L/2bbMF k典型弯曲图v（a）塑性材料）塑性材料v（b）中等塑性材料）中等塑性材料v（c）脆性材料）脆性材料3.3 压缩压缩2008hd0031dh 压缩曲线压缩曲线 v压缩实验通常在压缩试验机上测出压力F和压缩量h之间的关系，给出Fh曲线，称为压缩图或压缩曲线。v塑性材料与脆性材料的 压缩曲线具有不同的特 点，见

3、右图。压缩实验测定的力学性能指标压缩实验测定的力学性能指标 v由压缩曲线可确定压缩强度指标和塑性指标。 v压缩强度极限（抗压强度）： 或v相对压缩率：v相对断面扩展率：v条件压缩强度与真实压缩强度 ： 、0/SFbcbcKbcbcSF/真%100)(00hhhKc%100)(00SSSKcbcbc真(1)bccbc真bccbc)1 ( 真3.4 硬度硬度 /HBSHBWF SFDh或221/ 22()FHBSHBWD DDd或)2sin11 (2HBW2DFHBS 或2/F D)2sin11 (2102. 0HBW2DFHBS或洛氏硬度实验原理（方法）和规程洛氏硬度实验原理（方法）和规程 12

4、00F1F01FFFv0-0位置为压头没有和试样接触时的位置；1-1为压头受到初载荷后压入试样深度为 的位置；2-2为压头受到主载荷后压入试样深度 为的位置；3-3为压头卸除主载荷但仍保留初载荷时的位置，由于试样弹性变形的恢复，压头位置提高了 。此时压头受主载荷作用 压 入 试 样 的 实 际 深 度 为 h（ ）。最后卸除初载荷。0h1h2h12hh0.002khHR洛氏硬度的特点及应用洛氏硬度的特点及应用维氏硬度维氏硬度 维氏硬度实验原理维氏硬度实验原理 22/2sin68/1.8544Sdd22/1.8544 /(/)HVF SF d kgf mm显微硬度显微硬度显微维氏硬度显微维氏硬度

5、 v显微硬度实质上就是小载荷的维氏硬度，因此也称显微维氏硬度。其实验原理与维氏硬度一样，所不同的是：载荷以计量、压痕对角线长度以计量，主要用于测定极小尺寸范围内各组成相、夹杂物等的硬度值。v通常，显微硬度实验采用的载荷为2、5、10、50、100、200gf。由于压痕微小，试样必须制成金相样品，并配备显微放大装置，以提高测量精度。 3.5 缺口对静加载力学性能的影响缺口对静加载力学性能的影响 由于实际的机械设备总是由多个零部件组成，由于实际的机械设备总是由多个零部件组成，各零件因其自身结构和加工制造的需要，总是存在各零件因其自身结构和加工制造的需要，总是存在一些有截面突变的台阶、键槽、孔等几何

6、不均匀的一些有截面突变的台阶、键槽、孔等几何不均匀的结构，从一般意义上说它们都是结构，从一般意义上说它们都是。 缺口的存在改变了零件的受力条件、造成硬性缺口的存在改变了零件的受力条件、造成硬性的应力状态，并引起应力集中等。因此，缺口被认的应力状态，并引起应力集中等。因此，缺口被认为是造成材料脆化的主要因素之一。为是造成材料脆化的主要因素之一。 航天零件缺口示意图缺口效应v应力集中v多轴应力状态v应变集中v局部应变速率增大v腐蚀倾向加大理论应力集中系数（弹性变形状态）理论应力集中系数（弹性变形状态）：v表示应力集中的程度，它是最大轴向应力与平均应力之比。即： mltKmax对于椭圆形缺口：a：椭