機(jī)械性質(zhì)的概念

603.］檄械性^的概念各彳重檄械或橫造物在使用期^,各部都畬受到某彳重外力之作用而走生再有的反雁。例如第1.78圈所表示的固定吊梓吊看重量W畤，吊梓因受重量的拉力畬被拉辰而直彳陛少，梓內(nèi)劇」走生抵抗拉力W的抗拉雁力。是些現(xiàn)象就是由拉力W所引起的吊梓的反雁。因舄檄械的彳重^及外力的彳重楠艮多，所以檄械內(nèi)各部分的材料之反雁也各自不秋是些反雁我仍備合以遒富的名胃，以便表示材料的各倒性冥就第1.78圈所表示的反雁而言，抗拉雁力超遏某一?攵值畤吊梓畬被拉凱是性^可以用「抗拉弓鼠度」來(lái)表示。富材料被拉鄙寺材料的辰度增加可以用「伸辰率」來(lái)表示。例如律d性彳系敷，抗拉弓鼠度，硬度，伸辰率及彳覲擎值等是表示這些反雁的具髓性^之例。這些性^叫做金屠材料的榭械性^。金屠材料受到外力彳爰究竟畬畿生何彳重反W??^上要使用金屠材料畤，是侗冏題是必硝研究的。瑩寸一般的橫造物而言，材料受到^荷畤，不^畿生某限度以上的燮形，更不^畿生破讀。因此材料的弓鼠度必硝要相富大。同畤瑩寸材料施以遒富的加工畤，必硝能豹作成我仍所要求的形狀。所以是彳重材料也要具有燮形的能力。富我仍把金屠材料作成某一彳重檄械零件畤，郎使在使用狀熊下不必?fifi荷，但是在裂造遏程中一定畬受到某彳重外力。是畤金屠材料HBffl外力也畬走生雁力。所以照^瑩寸金屠的使用方面或者是瑩寸加工方面言，必硝先瞭解金屠材料的各彳重檄械性^。假如空寸金屬材料的性質(zhì)未能有充分的了解，就不能有效地利用這些材料。材料的機(jī)械性質(zhì)可以分作強(qiáng)度和延性兩方面來(lái)說(shuō)明。強(qiáng)度是表示材料對(duì)外力的抵抗能力，延性是表示在不破壞的范圍之內(nèi)，材料能發(fā)生永久變形的能力，大多數(shù)的機(jī)械性質(zhì)是由強(qiáng)度和延性的兩各因素支配的，但是有時(shí)也要導(dǎo)進(jìn)其他比較雜的機(jī)械性質(zhì)的概念。例如構(gòu)造物受沖擊力時(shí)，需要導(dǎo)入所謂韞性的概念。韞性是表示材料能吸收能量的能力。但是這種雜的性質(zhì)假如也從強(qiáng)度和延性的兩因素來(lái)想時(shí)，就可以更易明了。6.3.2金屬材料的機(jī)械性質(zhì)和材料試驗(yàn)金屬材料受到外力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生某種反應(yīng)。因?yàn)樗油饬χ再|(zhì)或者加力的條件不同，它的反應(yīng)也不相同。所以要了解材料的各種機(jī)械反應(yīng)時(shí)，我們把許多雜的機(jī)械反應(yīng)加以分析，分成數(shù)種單純的機(jī)械反應(yīng)，然后對(duì)這些單純的機(jī)械反應(yīng)來(lái)做試驗(yàn)。普遍被探用的材料試驗(yàn)有拉伸，壓縮，彎曲，翦斷，硬度，沖擊，疲勞及潛變?cè)囼?yàn)等等。6.3.3材料試驗(yàn)的目的大多數(shù)的我金屬制品都依照一定的規(guī)格制造。這些材料是否能達(dá)到規(guī)格的要求，一定要施行材料試驗(yàn)之后才能明白。規(guī)格上所規(guī)定的各種數(shù)值，可供工程師作為設(shè)計(jì)的基本根據(jù)。國(guó)為這些規(guī)格大多數(shù)是從長(zhǎng)久的經(jīng)驗(yàn)的來(lái)的，所以材料合乎某種規(guī)格時(shí)，對(duì)某種目的便可以安全使用。制造各種材料或者利用這些材料來(lái)制造某種機(jī)械件時(shí)，品質(zhì)控制是很重要的，因此必硝探用遒富的材料^?^控制材料的品goSBS目的所探用的^?^必筒罩，方便，而且可以作腐泛的^?才行。材料^^的另外一彳重重要的目的是梭查材料在使用申^生破損的原因。假如^^的結(jié)果畿現(xiàn)材料有缺黑乩寺，就要更換材料或去除材料的缺黑占。假如^^的結(jié)果，畿說(shuō)材料本身沒(méi)有缺黑乩寺，言殳言十方面就要另行考慮或者探取另外^富的*甫救方法。材料aSH新裂品或者改良品的畿展也肴很大的用虔。假如不^施材料^K，我^就不能判定材料的好讀。6.4常用的材料^^法彳重檄械或橫造物因其使用目的不相同，所使用的材料也不同。在言殳言十各彳重檄械或木啻造物畤，必先了解是些材料的弓鼠度或其他檄械性^。不但如此，遢要志周查某彳重材料是否具有所需要的檄械性^,俾使遒富的材料用在遒富的地方。檄械性^堇隹然可以探用遒富的^/^法來(lái)測(cè)定，但因金屠材料的檄械性^很a復(fù)雅所以材料^/^的彳重^也很多。?然而各彳重檄械性^之^，有些是互有靳帶的。所以在某屈高兄下，不能直接測(cè)定所需要的榭械性暨寺，也可以測(cè)定另一重有靳帶的性宣而雀圄固結(jié)果，可以推定所要知道的檄械性^。材料^/^中，最^用的有拉伸^/^，硬度ae，ffi?a?和^微^a?。其他的^/^，除非有特別的需要，是不常做的。以下就比重交常做的^/^加以^明。6.4.1拉伸a?(或抗拉^?，tensiletest)拉伸^^的目的是要測(cè)定材料的弓鼠度和延性。在工棠上是彳重^?是很重要的，所以常被探用。其步驟大髓如下。先把^?材料切削，作成^定的形狀之^^片彳爰，把^^片裝在拉伸a??，然彳爰沿箭企翰方向加拉力，把它拉■斤。是畤雀拉■研寺所需的荷重和^^片的燮形，求出材料的弓鼠度和延性。a??和^?法拉伸a?檄堇隹有各彳重型式，但是各saea的主要原理大都相同。通常利用油摩或者焉建，把荷重加於a?K上，使a?片受到拉力。第1.79BAmsler能試(Universaltestingmachine)的略B。用Bffla??不但可以做拉伸a?，遢可以做B^，W曲等agoBsaea主要由油泵，荷重畿生裝置和荷重測(cè)定裝置所橫成。雀油泵送出的油逵入主油缸Cmaincylinder)內(nèi)，把主活塞向上推，而使固定在遂制奉的可重力臺(tái)向上移重力。此B寺裝在支架和可重力臺(tái)^的拉伸ak就畬受到拉力。另一方面逵入測(cè)(measuringcylinder)支柱油泵-I|支如77〃〃/〃〃〃〃)〃,內(nèi)的油把測(cè)力活塞向下推，而使溥薜在拉提的埸崔，以支瞬袍申心向下^重力。因制懿十，蝴旱，撮三者的相瑩寸位置是固定的，而畬以支黑孺中心畜羸"所以蝴旱向下踮加寺，掛卜有重金垂的撮畬向左方撮高，同畤指金十畬指出拉伸ak所受的荷重°Bsa?a，更換重金垂的重量就可以^更a?a的荷重容量.a?k的形萩，尺寸等各閾都有規(guī)格。普通作a?KK，由材料的材^和形狀乘夬定a?k的形狀和尺寸。第1.80b表示常用的拉伸a?片之例子

(2)拉伸^?^果曲^2是非^金屠，例如會(huì)同，鋁等的荷重一伸把^^片裝上^/^檄彳爰，加以荷重畤材料畬伸SoSS慢慢增加荷重，而把瑩寸雁每一荷重的伸S言己導(dǎo)錄下來(lái)B寺，可得如第1.81圈所示的荷重一-伸S曲(loadelongationdiagram)。圈中曲富泉曲^2是非^金屠，例如會(huì)同，鋁等的荷重一伸S曲氤①弓單性限(elasticlimit)雀第1.81固的曲籍啊以看出，荷重增加畤伸S就匐增加。假如荷重不超遏某一限度(圈中E黑占)，劇」除去荷重，伸S就畬燮舄零。就是^^?片的尺寸畬恢彳復(fù)到原來(lái)的大小。是重受到E黑占以下的荷重寺所畿生的燮形叫做刑性燮形。E黑占的荷重？，以就^片的原■斤面稹A。除之，所得的商叫做刑性限。弓單性限=Pe/Po(KG/MM2)Ao比例限(Proportionallimit)雀第1.81圈的曲富泉0同檬可以看出，荷重不超遏某一簸圉畤(P黑占以下)，荷重和伸辰成正此。就是在B?H^荷重和伸S畬依照虎克定律(Hooke'slaw)而燮化。囿艮度的荷重，就是P黑占的荷重？，以^^片的原■斤面稹除之，所得的商呻做比例限。此例限=Pe/Po(KG/MM2)一般言之，律性限和此例限的敷值是很接近，但是麗者的意羲完全不胡同。律性限是除去荷重以彳爰，所走生的燮形是否畬完全消￥威的一侗晦界黑占。而此例限是荷重和伸S的辱鼾系是否畬依照虎克定律燮化的一彳固晦界黑占。(同眠罩性系青攵(modulusofelastiCity，Youngg'smOdulus)

在比例限內(nèi)可以求出制性彳系敷。律性彳系敷是表示材料受到比例限以內(nèi)的荷重寺，在材料內(nèi)部所走生的雁力和雁燮的比。式中，Pe比例限內(nèi)的某一荷重，AL:荷重Pe畤的伸忌L。:^?片原來(lái)的辰度.噂黑占距離隹)，A。MK片的原■斤面稹。言十算刑性限，比例限，刑性系敷等所用的■斤面稹，雁^要分別探用荷重Pe,Pp,PE畤的就^片的■斤面稹Ae，Ap，Ae。但是是些■斤面稹很雉測(cè)定，亞且Ae，Ap，Ae/A0所以^用上以A。來(lái)代替。iv)降伏黑占(yieldpoint)荷重超遏此例限P黑乩寺，荷重-一伸辰曲^不再成正比，而遏了Y1黑占荷重畬突然降低到PY2以彳爰的某一段畤^，荷重在PY2的附近上下燮化，而就^片在Py2-PY3之^畿生重交大的伸每圄固現(xiàn)象叫做降伏(yielding)%黑占的荷重？％，以就^片原來(lái)的■斤面稹A0除之，所得的商叫做上降伏黑占(upperyieldpoint)上降伏黑艮Py1/A0(kg/mm2)Py2-PY3^的荷重不穗定，所以通常不探用是部分的荷重來(lái)言十算降伏點(diǎn)Y1?Y2?Y3^的伸辰叫做降伏黑占伸彖yieldpointelongation)。在降伏期鼠因舄材料畬畿生很大的燮形，所以瑩寸材料而言降伏黑占的大小很重要。降伏弓鼠度(yieldstrength)雀低碳金冏的拉伸^^所得到的荷重一-伸辰曲富泉，可以看出明^的降伏現(xiàn)象，而在降伏期?>s生很大的伸辰。但是^的含碳量重交高畤，在降伏期^所畿生的伸辰量此重交少，荷重-一伸辰曲^上只畬說(shuō)出一侗停頓黑占。然而大多敷的非令載金屠材料的荷重一一伸辰曲富泉，劇」像第1.81圈曲^2表示，在曲^上照特別明累頁(yè)的降伏黑占。是畤可以探用^^片的永久燮形(伸辰量藤到某一予胃定敷值畤的雁力，來(lái)富做相富於新載材料的降伏^oBW力叫做降伏弓鼠度。求降伏弓鼠度的方法如第1.81圈所示，在橫坐檬上雀原黑占量取om使它的辰度等於予胃定敷值的永久伸辰(例如探用檬黑占距離隹的0.2%)。雀m黑占耋直^mB使它平行於oAomB和荷重-一伸辰曲^的相交黑占C的荷重舄Pe，畤，Pe以就^片原■斤面稹A。除之，所得的商叫做降伏弓鼠度。降伏弓鼠度=Pe/Ao(kg/mm2)材料受到外力而走生相富於降伏弓鼠度的雁力畤，劇」畬畿生0.2%的永久燮形?？估蠖?tensilestrength)降伏完了以彳爰，荷重再黑鹿^增加畤，伸辰的增加率比荷重的增加率大。荷重超遏M黑占畤通常在^^片的中央部分畬畿生局部燮形(1o-caldeformatiOn)。畿生局部燮形以彳爰，是部分的直彳陛漸次編小，而荷重也畬降低，直到拉■斤舄止。是畤^^片所受到的最大荷重(ul-timateload)Pu(第1.81圈曲^0上的M黑占所表示的荷重)以就^片原■斤面稹A。除之，所得的商叫做抗拉弓鼠度"?？估蠖?Pu/Ao(kg/mm2)(v2)伸辰率(Percentageofelongation)在z^a?片被拉^之?，^a??取下aen，把麗侗■斤口接1(第1.82圈)，然彳爰量取檬黑捎的距離隹L、。是敷值和原來(lái)的檬黑占距離隹匚。的差敷L、-Lo,以原來(lái)的檬黑占距雕L。除之，所得的商以百分率表示就可得伸^率。伸辰率=L、-Lo/Lo*100%(v3)■斤面編率