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【资料】化工设备机械基础----金属的力学性能

核桃

2009/06/22

化工设备机械基础
第二章金属的力学性能
所谓金属的力学性能就是指金属在受到外力作用时，抵抗变形的能力及其破坏规律。之所以要研究金属材料的力学性能，是为了在保证安全的前提下，尽可能经济地使用它们。
材料力学的基本知识
材料力学的基本知识
材料力学的基本知识

本章内容
§2-1弹性体的变形与内力
§2-2材料的力学（机械）性能
§2-1弹性体的变形与内力
一、变形与内力的概念
二、变形的度量
三、直杆受拉（压）时的内力
四、受拉（压）直杆内的应力
一、变形与内力的概念
1．弹性变形与塑性变形
在外力作用下，物体发生变形，外力去除后，变形可完全恢复，这种在外力去除后可完全恢复的变形，叫弹性变形。相应地，在外力去除后，物体具有消失变形的性质，称为弹性。
塑性变形是不可恢复的变形。
弹性变形和塑性变形的区别
内力的概念
受外力作用后物体内部相互作用力的情况要发生变化，同时物体要产生变形，这种由外力引起的物体内部相互作用力的变化量称为附加内力，简称内力。
二、变形的度量
杆件在拉伸或压缩时，其长度将发生改变，若杆件原长为L，受轴向拉伸后其长度变为L+△L（或为L1），△L（△L＝L1－L）称为绝对伸长量。绝对伸长量只反映杆的总变形量，但不能说明杆的变形程度。

实验表明，用同样材料制成的杆件，其变形量与应力的大小及杆件原长有关。截面积相同、受力相等的条件下，杆件越长，绝对伸长越多。
一点处的线应变
三、直杆受拉（压）时的内力

2.轴力的计算
受轴向外力作用的的直杆，其任意截面上的轴力，在数值上等于该截面一侧（任意一侧）所有轴向外力的代数和。背向该截面的外力取正值，指向该截面的外力取负值。

应力是单位面积上的内力，它的大小可以表示内力分布的密集程度。用相同材料制成的粗细不同的杆件，在相等的拉力作用下，细杆易断，就是因为横截面上的正应力较大的缘故。杆件受拉时的正应力称为拉应力；受压时的正应力称为压应力。

4.正应力和剪应力的效应
由上可知：受拉（压）直杆内，最大正应力位于杆的横截面内；最大剪应力位于杆的45°和135 °斜截面内。
正应力所起的作用是要把两个相邻截面拉开；剪应力所起的作用是使两个相邻的斜截面有产生相对错动的趋势。一旦45 °和135 °斜截面上的最大剪应力增大到某一数值时，在这些斜截面之间均将发生相对错动，这种错动称为滑移。塑性变形就是斜截面间产生滑移的宏观表现。

§2-2材料的力学性能
一、拉伸试验
二、温度对材料的力学性能的影响
三、金属的缺口冲击试验
四、硬度试验
五、弯曲试验

在设计构件时，必须考虑合理选用材料问题。而合理选用材料就必须了解材料的性能。材料的力学性能包括物理性能、力学性能（机械性能）、化学性能（耐腐蚀性能）和加工工艺性能等。其中，材料的力学性能是本章的研究重点。
材料的力学性能是通过各种力学试验如拉伸、压缩、弯曲、冲击、疲劳、硬度等得到的。
一、拉伸试验
试件是按标准尺寸制作的，以便能统一比较实验的结果。试件的横截面形状有圆形与矩形两种。对于圆形截面拉伸标准试件（尺寸符合国标的试件），标距L与直径d之间有如下关系：
试验过程
实验时，先量出试件的标距L和直径d，然后将试件装在材料试验机上，启动加力机构，缓慢增加拉力P直至断裂为止。在加力过程中随时记录载荷P和相应的变形量Δl的数值。同时还要注意观察试件变形和破坏的现象。

电子万能试验机

万能试验机试件夹具

目前的材料试验机均配有计算机数据采集系统，在实验时，通过计算机采数，可采集载荷P和位移Δl ，在坐标纸上以横坐标表示Δl ，纵坐标表示P，画出试件的受力与变形关系的曲线，这个曲线称为拉伸曲线。下图所示为低碳钢的拉伸曲线。

试件的中途卸载与重复拉伸

反映材料机械性能的主要指标是：
1.强度性能，用屈服极限σs 和强度极限σb 来表示，反映材料抵抗破坏的能力。
2.弹性性能，用弹性模量E来表示，反映材料抵抗弹性变形的能力。
3.塑性性能，用延伸率δ和截面收缩率ψ来表示，反映材料具有的塑性变形的能力。

2 其它材料拉伸时的机械性质
取对应于试件产生0.2 % 的塑性应变时的应力值为材料的屈服强度，用 σ0.2表示。

二、温度对材料机械性能的影响
高温时的蠕变与应力松弛
蠕变现象与蠕变极限
发生蠕变的条件（两个）
持久强度
应力松弛
三、金属的缺口冲击试验
金属的缺口冲击试验是将带有缺口并具有标准尺寸的长方形时间放在摆锤式冲击试验机上，利用摆锤下落时的冲击力，将试件从缺口处冲断的一种试验。摆锤冲断试件所消耗的功称为冲击功，用Ak表示，单位时焦耳（J）。

试件上开有规定形状和尺寸的缺口是为了造成缺口底部的应力集中与能量集中，试件的断裂将从这里开始，根据测得的冲击功值可以判定材料对缺口的敏感程度。缺口的形状有U形和V形两种，由于U形缺口在反应材料的缺口效应（即缺口的存在对冲断试样的敏感性）上不如V形缺口，现在多用V形缺口。用V形缺口试件测得的冲击功用Akv表示，称为夏比V形缺口试样冲击值。

如果将测得的冲击功值除以冲断处的截面面积（Aku/F或Akv/F），则得到的是单位断开截面的冲击功（平均值），称为材料的冲击韧性，用αku或αkv表示，单位是焦耳/厘米2。
2．测取Aku与Akv的目的
预测材料出现脆性断裂的可能性；
确定材料的脆性转变温度。
四、硬度试验和弯曲试验
1．硬度试验
硬度是表示材料抵抗它物压入的能力。常用的硬度试验方法有布氏硬度和洛氏硬度。
硬度测定中所产生的压痕，是材料发生大量塑性变形之后形成的。所以硬度也是衡量材料抵抗塑性变形能力大小的一种指标。
硬度试验是在局部材料上进行的，方法简便，并且可直接在构件表面测定硬度值，而不致造成构件的破坏。
2．弯曲试验
弯曲试验是将一定形状和尺寸的试样放置在弯曲装置上，用具有规定直径的弯心将试样弯曲到所要求的角度后，卸除所加载荷，检查试样背面有无裂纹、裂缝或断裂，借以了解材料（或焊接接头）承受塑性变形的能力。
弯心直径越小，在不出现裂纹的条件下试样弯曲后的α角越答，表示试样承受塑性变形的能力越好。

化工设备机械基础----金属的力学性能

附件：

化工设备机械基础----金属的力学性能

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社区=冬季=

第1楼2009/06/22

为什么不发到力学试验机版呢？

0

wangjun6888

第2楼2009/06/23

冬季大哥觉得实在不行就转移了吧
我不发表意见了，以免有争议，o(∩_∩)o...
lylsg555 发表:为什么不发到力学试验机版呢？

0

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