詼諧的英語文章

詼諧的英語文章2023/4/1第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、載荷的概念：材料在加工及使用過程中所受的外力。載荷分類：靜載荷：沖擊載荷：疲勞載荷：靜載荷是指大小不變或變動很慢的載荷；沖擊載荷是指突然增加的載荷；疲勞載荷是指所經(jīng)受的周期性或非周期性的動載荷(也稱循環(huán)載荷)。1.根據(jù)作用性質(zhì)不同分2.根據(jù)載荷作用方式不同分為拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷和扭轉(zhuǎn)載荷等，如圖1-1所示。2023/4/1第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日內(nèi)力為材料受外力作用后，為保持其不變形，在材料內(nèi)部作用著與外力相對抗的力。應(yīng)力為單位截面積上的內(nèi)力。二、變形的概念：材料受不同載荷作用而發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化。變形的分類：彈性變形塑性變形材料受拉伸載荷或壓縮載荷作用時，其橫截面積上的應(yīng)力（)按下式計算：式中,F——外力(N)；S——橫截面積(m2)；σ——應(yīng)力(Pa)，應(yīng)力單位是Pa，1Pa＝1N／m2。當(dāng)面積用mm2時，則應(yīng)力可用MPa為單位。1MPa=1N／mm2＝106Pa2023/4/1第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、強度材料抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度，強度大小通常用應(yīng)力來表示?！?.1靜載荷條件下材料的力學(xué)性能抗拉強度是通過拉伸試驗測定的。拉伸試驗的方法是用靜拉力對標(biāo)準(zhǔn)試樣進行軸向拉伸，同時連續(xù)測量力和相應(yīng)的伸長，直至斷裂。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，即可求出有關(guān)的力學(xué)性能。下面把試驗作一簡單介紹：根據(jù)載荷作用方式不同，強度可分為抗拉強度(σb)、抗壓強度(σbc)、抗彎強度(σbb)、抗剪強度(τb)和抗扭強度(τt)等五種。一般情況下多以抗拉強度作為判別材料強度高低的指標(biāo)。2023/4/1第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日(1)拉伸試樣拉伸試樣的形狀一般有圓形和矩形兩類。在國家標(biāo)準(zhǔn)(GB397—86)中，對試樣的形狀、尺寸及加工要求均有明確的規(guī)定。(2)力一伸長曲線拉伸試驗中記錄的拉伸力對伸長的關(guān)系曲線叫做力一伸長曲線，也稱拉伸圖。bz——縮頸階段(局部塑性變形階段)當(dāng)載荷達(dá)到最大值幾時，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為“縮頸”。試樣變形所需的載荷也隨之降低，這時伸長主要集中于縮頸部位，直至斷裂。oe——彈性變形階段試樣變形完全是彈性的，卸載后試樣即恢復(fù)原狀。這種隨載荷的作用而產(chǎn)生、隨載荷的去除而消失的變形稱為彈性變形。es——屈服階段當(dāng)載荷超過Fe時，若卸載的話，試樣的伸長只能部分地恢復(fù)，而保留一部分殘余變形。這種不能隨載荷的去除而消失的變形稱為塑性變形。這種在載荷不增加或略有減少的情況下，試樣繼續(xù)發(fā)生變形的現(xiàn)象叫做屈服。Fs稱為屈服載荷。屈服后，材料將殘留較大的塑性變形。sb——強化階段在屈服階段以后，欲使試樣繼續(xù)伸長，必須不斷加載。隨著塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強化(或稱加工硬化)。Fb為試樣拉伸試驗時的最大載荷。2023/4/1第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日工程上使用的材料，多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象。對于低塑性材料，不僅沒有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生“縮頸”，如球墨鑄鐵等。

(3)強度指標(biāo)①屈服點試樣在試驗過程中，力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長(變形)時的應(yīng)力稱為屈服點，用符號σs表示。對于無明顯屈服現(xiàn)象的材料，多測定其規(guī)定殘余伸長應(yīng)力值。r表示試樣卸除拉伸載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時的應(yīng)力。例如r0.2表示規(guī)定殘余伸長率達(dá)到0.2％時的應(yīng)力，按下列公式計算：2023/4/1第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日機械零件在工作時如受力過大，則因過量的塑性變形而失效。當(dāng)零件工作時所受的力，低于材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力，則不會產(chǎn)生過量的塑性變形。材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力越高，允許的工作應(yīng)力也越高，則零件的截面尺寸及自身質(zhì)量就可以減少。因此，材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力是機械設(shè)計的主要依據(jù)，也是評定材料優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

②抗拉強度材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強度。用符號σb表示，按下列公式計算：

抗拉強度表示材料在拉伸載荷作用下的最大均勻變形的抗力。也是機械零件設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一

2023/4/1第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、塑性斷裂前材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。塑性指標(biāo)也是由拉伸試驗測得的。常用材料拉伸時最大的相對塑性變形(伸長率和斷面收縮率)來表示。(1)伸長率試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率。用符號δ表示。其計算方法如下：(2)斷面收縮率試樣拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比為斷面收縮率，用符號ψ表示。其計算方法如下：

材料的伸長率(δ)和斷面收縮率(ψ)數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。塑性好的材料可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞，便于通過塑性變形加工成復(fù)雜形狀的零件。

2023/4/1第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、硬度材料抵抗局部變形(特別是塑性變形)、壓痕或劃痕的能力稱為硬度。硬度是各種零件和工具必須具備的性能指標(biāo)。機械制造業(yè)所用的刀具、量具、模具等，都應(yīng)具備足夠的硬度，才能保證使用性能和壽命。有些機械零件如齒輪等，也要求有一定的硬度，以保證足夠的耐磨性和使用壽命。因此硬度是材料重要的力學(xué)性能之一。與拉伸試驗相比，硬度試驗簡便易行，硬度值又可以間接地反映材料的強度以及材料在化學(xué)成分、金相組織和熱處理工藝上的差異，因而硬度試驗應(yīng)用十分廣泛。硬度試驗的方法很多：

壓入硬度試驗法(如布氏硬度、洛氏硬度等)；

劃痕硬度試驗法(如莫氏硬度)；

回跳硬度試驗法(如肖氏硬度)，生產(chǎn)中常用的是壓入硬度試驗法。

2023/4/1第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日(1)布氏硬度①布氏硬度的測試原理它是用一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)，以相應(yīng)的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。布氏硬度值是用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來表示。用符號HBS(W)來表示。布氏硬度值按下式計算：

從上式中可以看出，當(dāng)外載荷(F)，壓頭球體直徑(D)一定時，布氏硬度值僅與壓痕直徑(d)的大小有關(guān)。在實際應(yīng)用中，布氏硬度一般不用計算，而是用專用的刻度放大鏡量出壓痕直徑(d)，根據(jù)壓痕直徑的大小，再從專門的硬度表中查出相應(yīng)的布氏硬度值。

2023/4/1第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日②布氏硬度的符號及表示方法

當(dāng)試驗的壓頭為淬硬鋼球時，其硬度符號用HBS表示。當(dāng)試驗壓頭為硬質(zhì)合金球時，其硬度符號用HBW表示。布氏硬度的表示方法規(guī)定為：符號HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度值，符號后面按以下順序用數(shù)字表示試驗條件：球體直徑/試驗力/試驗力保持的時間(10—15s不標(biāo)注)。例如170HBSl0／1000／30表示用直徑10mm的鋼球，在9807N(1000kgf)的試驗力作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為170。

530HBW5／750表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球，在7355N(750kgf)的試驗力作用下，保持10～15s時測得的布氏硬度值為530。

2023/4/1第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日③試驗條件的選擇布氏硬度試驗時，壓頭球體的直徑(D)，試驗力(F)及試驗力保持的時間(t)，應(yīng)根據(jù)被測材料材料的種類、硬度值的范圍及材料的厚度進行選擇。常用的壓頭球體直徑(D)有1、2、2.5、5和10mm五種。試驗力(F)可從9.807N(1kgf)～29.42kN(3000kgf)范圍內(nèi)，二者之間的關(guān)系詳見表1—2。試驗力保持時間，一般黑色材料為10～15s；有色材料為30s；布氏硬度值小于35時為60s。

材料布氏硬度F/D2鋼及鑄鐵<140≥1401030銅及其合金<3535—130>13051030輕材料及其合金<3535—80>802.5(1.25)10(5或15)10(15)鉛、錫

1.25(1)2023/4/1第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日④應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點布氏硬度適用于鑄鐵、有色材料及其合金、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材，特別對于軟材料，如鋁、鉛、錫等更為適宜。布氏硬度的優(yōu)點是具有很高的測量精度，它采用的試驗力大，球體直徑也大，因而壓痕直徑也大，它能較真實地反映出材料材料的平均性能。另外，由于布氏硬度與其它力學(xué)性能(例抗拉強度)之間存在著一定的近似關(guān)系，因而在工程上得到廣泛應(yīng)用。缺點是操作時間較長，對不同材料需要更換壓頭和試驗力，壓痕測量也較費時間。在進行高硬度材料試驗時，由于球體本身的變形會使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，用鋼球壓頭測量時，硬度值必須小于450；用硬質(zhì)合金球壓頭時，硬度值必須小于650，又因壓痕較大，不宜于測量成品及薄件。

2023/4/1第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日(2)洛氏硬度①洛氏硬度測試原理在初始試驗力(F0)及總試驗力(F0+F1)先后作用下，將壓頭(金剛石圓錐體或鋼球)壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除生試驗力(F1)，用保持初始試驗力的條件下，測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度。圖1--7為用金剛石圓錐體壓頭進行洛氏硬度試驗的示意圖。從圖中看出，洛氏硬度值(HR)是用洛氏硬度相應(yīng)標(biāo)尺刻度滿量程(100)與殘余壓痕深度增量（e)之差計算硬度值。計算公式如下

HR=k-e式中HR--洛氏硬度值；K——常數(shù)，用金剛石圓錐體壓頭進行試驗時K為100；用鋼球壓頭進行試驗時，K為130；e——殘余壓痕深度增量，單位為0.002mm。

2023/4/1第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日②常用洛氏硬度標(biāo)尺及其適用范圍

為了用一臺硬度計測定從軟到硬不同材料材料的硬度，可采用不同的壓頭和總試驗力，組成15種洛氏硬度標(biāo)尺，每一種標(biāo)尺用一個字母在洛氏硬度符號HR后面加以注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺是HRA、HRB、HRC三種。其中HRC應(yīng)用最為廣泛。三種洛氏硬度標(biāo)尺的試驗條件和適用范圍見表1—3。

硬度標(biāo)尺壓頭類型總試驗力(N)硬度值有效范圍應(yīng)用舉例HRC120°金剛石圓錐體1471.020～67HRC一般淬火鋼件HRB?1/16鋼球980.725--1OOHRB軟鋼、退火鋼、銅合金等HRA120金剛石圓錐體588.460～85HRA硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等2023/4/1第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日③優(yōu)缺點

優(yōu)點是操作簡單迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值；壓痕較小，可以測定成品及薄的工件；測試的硬度值范圍大，可測從很軟到很硬的材料材料。缺點是壓痕較小，當(dāng)材料的內(nèi)部組織不均勻時，硬度數(shù)據(jù)波動較大，使測量值的代表性不足，通常需要在不同部位測試數(shù)次，取其平均值來代表材料的硬度。(3)維氏硬度

維氏硬度試驗原理基本上和布氏硬度試驗相同，其試驗原理如圖所示。將相對面夾角為136°的正四棱錐體金剛石壓頭，以選定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量壓痕對角線的長度來計算硬度。即用正四棱錐形壓痕單位表面積上承受的平均壓力代表維氏硬度值。2023/4/1第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日維氏硬度用符號HV表示，HV前面為硬度值，HV后面的數(shù)字按順序表示試驗條件。例如640HV30表示用294.2N(30kgf)試驗力，保持10—15s(可省略不標(biāo))測定的維氏硬度值為640。維氏硬度因試驗時所加的試驗力小，壓入深度較淺，故可測量較薄的材料，也可測量表面滲碳、氮化層的硬度。而維氏硬度值具有連續(xù)性(HVl0～1000)，故可測定很軟到很硬的各種材料的硬度，且準(zhǔn)確性高。維氏硬度試驗的缺點是試驗時需要測量壓痕對角線的長度，測試手續(xù)較繁；壓痕小，對試件表面質(zhì)量要求較高。

2023/4/1第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、沖擊韌性

許多機械零件在工作中，往往要受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷、錘桿、沖模和鍛模等，制造這類零件所用的材料，其性能指標(biāo)不能單純用靜載荷作用下的指標(biāo)來衡量，而必須考慮材料抵抗沖擊載荷的能力。材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為韌性。目前，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料的韌性。

1.2動載荷下力學(xué)性能(1)沖擊試樣為了使試驗結(jié)果可以互相比較，試樣必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，沖擊試樣的類型很多，需根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB229—84和GB2106—80有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求來選擇。常用的試樣有(10×10×5)mm3的V形缺口和U形缺口試樣。2023/4/1第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日（2）沖擊試驗的原理及方法沖擊試驗是利用能量守恒原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差。沖擊吸收功(Ak)除以試樣缺口處截面積(S0)，即可得到材料的沖擊韌度，用符號ak表示，其計算公式為:2023/4/1第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日（3）小能量多次沖擊試驗

實踐表明，承受沖擊載荷的機械零件，很少因一次大能量沖擊而遭破壞，絕大多數(shù)是在一次沖擊不足以使零件破壞的小能量多次沖擊作用下而破壞的。它們的破壞是由于多次沖擊損傷的積累，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生與擴展的結(jié)果，根本不同于一次沖擊的破壞過程。對于這樣的零件，用沖擊韌度來設(shè)計顯然是不符合實際的。

實踐表明，一次沖擊韌度高的材料，小能量多次沖擊抗力不一定高。因此，需要采用小能量多次沖擊試驗來檢驗這類材料的抗沖擊性能。

實踐證明，在小能量多次沖擊條件下，其沖擊抗力主要取決于材料的強度和塑性。2023/4/1第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日(1)疲勞概念隨時間作周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力(也稱循環(huán)應(yīng)力)。在交變應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程稱為材料的疲勞。

疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，在機械零件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞。而且疲勞破壞前沒有明顯的變形而突然破斷。所以，疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故。

二、疲勞強度2023/4/1第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日(2)疲勞破壞的特征

盡管疲勞載荷有各種不同的類型，但疲勞破壞有共同的特點；

①疲勞斷裂時并沒有明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是突然地破壞；②引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點；③疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成，即疲勞裂紋的策源地及擴展區(qū)(光滑部分)和最后斷裂區(qū)(毛糙部分)。機械零件之所以產(chǎn)生疲勞斷裂，是由于材料表面或內(nèi)部有缺陷(夾雜、劃痕、尖角等)。這些地方的局部應(yīng)力大于屈服點，從而產(chǎn)生局部塑性變形而導(dǎo)致開裂。這些微裂縫隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴展，直至最后載的截面大大減小，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。

2023/4/1第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日前面討論的力學(xué)性能，都是假定材料是均氣、連續(xù)、各向同性的。以這些假設(shè)為依據(jù)的設(shè)計方法稱為常規(guī)設(shè)計方法。根據(jù)常規(guī)方法分析認(rèn)為是安全的設(shè)計，有時會發(fā)生意外斷裂事故。研究這種在高強度金屬材料中發(fā)生的低應(yīng)力脆性斷裂，發(fā)現(xiàn)前述假設(shè)是不成立的。

實際上，材料的組織遠(yuǎn)非是均勻、各向同性的，組織中有微裂紋，還會有夾雜、氣孔等宏觀缺陷，這些缺陷可看成是材料中的裂紋。當(dāng)材料受外力作用時，這些裂紋的尖端附近便出現(xiàn)應(yīng)力集中，形成一個裂紋尖端的應(yīng)力場。

斷裂韌度是用來反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展，即抵抗脆性斷裂能力的性能指標(biāo)。當(dāng)KI<KIC時，裂紋擴展很慢或不擴展；當(dāng)KI≥KIC時，則材料發(fā)生失穩(wěn)脆斷。這是一項重要的判據(jù)，可用來分析和計算一些實際問題。三、斷裂韌度2023/4/1第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日

斷裂韌度測定是把試驗材料制成一定形狀和尺寸的試樣，在試樣上預(yù)制出能反映材料實際情況的疲勞裂紋，然后施加載荷。試驗中用儀器自動記錄并繪出外力和裂紋擴展的關(guān)系曲線，經(jīng)過計算和分析，確