材料力學(xué)性能15

材料力學(xué)性能哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院朱景川S5-1概述第五章材料的脆性與脆化因素脆性：宏觀脆性：本質(zhì)脆性：脆化：脆化因素：S5-2缺口脆性缺口效應(yīng)：應(yīng)力集中缺口效應(yīng)：多向應(yīng)力狀態(tài)缺口效應(yīng)：多向應(yīng)力狀態(tài)的形成缺口效應(yīng)：缺口處應(yīng)力分布第五章材料的脆性與脆化因素S5-2缺口脆性缺口效應(yīng)：缺口頂端小范圍屈服時應(yīng)力分布平面應(yīng)力平面應(yīng)變等效屈服應(yīng)力缺口效應(yīng)：全面屈服時應(yīng)力分布缺口拉伸試驗：45

60,R＝0.1mm,10mm

d0

20mm

(NotchSensitivityRatio)缺口拉伸試驗：幾何強化(NSR>1)低應(yīng)力脆斷(NSR<1)缺口拉伸試驗：材料的力學(xué)性能拉伸彎曲壓縮扭轉(zhuǎn)硬度沖擊磨損疲勞高溫力學(xué)性能靜載荷動載荷高溫S5-3沖擊載荷下材料力學(xué)行為1.沖擊載荷特點加載速度高，應(yīng)變速率大；具有能量載荷性質(zhì)。2.沖擊變形與斷裂特點對彈性變形無影響；塑性變形滯后變形抗力提高變形不均勻性增加沖擊脆化變形局域化應(yīng)變速率對Al(a)和Ti(b)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響應(yīng)變速率對軟鋼拉伸(a)與Cu沖壓(b)變形行為的影響退火低碳鋼爆炸沖擊變形孿晶高錳鋼爆炸硬化后的密集滑移條紋碳鋼高速變形絕熱剪切帶(105s-1)穿甲彈坑絕熱剪切帶對斷裂行為影響低塑性材料沖擊脆化嚴(yán)重，正斷高塑性材料切斷，塑、韌性變化不大應(yīng)變速率對馬氏體時效鋼塑性的影響3.沖擊試驗常溫沖擊低溫沖擊高溫沖擊實驗溫度試樣的受力狀態(tài)擺錘式（包括簡支梁、懸臂梁）落球式高速沖擊不同材料或不同用途可選擇不同的沖擊試驗方法，由于各種試驗方法中試樣受力形式和沖擊物的幾何形狀不同，不同的試驗方法所測得的沖擊試驗結(jié)果不能相互比較。采用的能量和沖擊次數(shù)大能量的一次沖擊小能量的多次沖擊實驗單次沖擊不足以破壞材料。沖擊疲勞、斷裂擺錘式彎曲沖擊擺錘沖擊試驗中試樣的安放方式（a）簡支梁型（b）懸臂梁型原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量即沖擊功(Ak)等于擺錘沖擊試驗前后的勢能差。式中：AK——沖擊功，試樣斷裂前吸收的能量；Fk——缺口處截面面積；G——擺錘重量；h－h(huán)1——沖斷試樣前后擺錘的高度差計算公式：Ak=Gh

–Gh1

=G(h–h1)ak=

Ak/Fk（KJ/m2）試樣為矩形截面的長條形，分無缺口試祥和缺口試樣缺口試樣要求切口平整、表面光潔、無雜質(zhì)及氣泡等缺陷4.沖擊斷裂過程AK沒有明確的物理意義，不能用于定量設(shè)計。?AK

相同，斷裂抗力可能不同；

?不同形狀尺寸試樣AK不同；?不同材料AK無可比性。5.沖擊韌性的意義與用途AK是一個由強度和塑性共同決定的綜合性技術(shù)指標(biāo)，雖不能直接用于設(shè)計計算，但它是一個重要參考。?評定材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品質(zhì)量。

?評定材料對大能量沖擊載荷的抵抗能力。

?評定材料的低溫脆性情況，可以測定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍。5.沖擊韌性的意義與用途工程中常將材料的屈服強度與沖擊韌性結(jié)合在一起用于零件及結(jié)構(gòu)的設(shè)計。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了強度的要求外，規(guī)定焊接接頭沖擊吸收功Ak

>27J1.冷脆現(xiàn)象S5-4低溫脆性金屬冷脆性：與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)高分子材料冷脆性：與力學(xué)狀態(tài)的變化有關(guān)T<Tk,先達(dá)到

f，脆性斷裂T>Tk,先達(dá)到

s，韌性斷裂2.金屬冷脆轉(zhuǎn)變物理本質(zhì)冷脆性：缺口和沖擊的影響

通過測定材料在不同溫度下的沖擊吸收功，就可測出某種材料沖擊吸收功與溫度的關(guān)系曲線。不同溫度下的沖擊試驗稱為系列沖擊試驗3.冷脆性評定方法溫度對材料的韌性影響很大，在某個溫度下，沖擊吸收功發(fā)生急劇下降，試樣斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，此溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，Tk。Ak越高，Tk越低，材料的韌性越好。

材料的使用溫度應(yīng)高于Tk

Ak是對材料的成分和組織敏感的力學(xué)性能指標(biāo)。奧氏體鋼韌性最高，無明顯的Tk

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