第2章 材料在其他静载下的力学性能.ppt

* 一、缺口处的应力分布特点及缺口效应 (3)应力集中系数Kt： 缺口造成应力集中的程度，决定于缺口几何参数， 如形状、角度、深度及根部曲率半径等。 缺口引起的应力集中程度通常用应力集中系数Kt表示． Kt定义为缺口净截面上的最大应力σmax与平均应力σ之比，即 Kt＝ σmax/σ * 一、缺口处的应力分布特点及缺口效应 2．塑性状态下的应力分布（厚板） 屈雷斯加判据:σy= σx +σs。 缺口根部： σx＝0，故σy= σs。 当外加载荷σ增加时，缺口根部最先满足σy= σs 而开始屈服。 缺口内侧：包括塑性区和弹性区。 塑性区： σx≠0 ， 要满足σy= σx +σs，需增加σy。 即心部屈服要不断增加σy。同时σz也增加。 增加到一定程度，达到极值。 弹性区： σx、 σy、σz是连续下降的。 在有缺口条件下，由于出现了三向应力，试样的屈服应力比单向拉伸时要高，即产生了所谓缺口“强化”现象。 缺口使塑性材料得到“强化”，这是缺口的第三个效应。 * 二、缺口试样的静拉伸及静弯曲性能 缺口敏感性： 材料因存在缺口造成三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向。 1．缺口试样的静拉伸和偏斜拉伸： 试样的缺口形状和尺寸应符合规定。 缺口偏斜拉伸试验装置： 在试样与试验机夹头之间有一垫圈，垫圈的倾斜角有0°、4°、8°3种。 测定抗拉强度σbN。 * 二、缺口试样的静拉伸及静弯曲性能 2．缺口试样静弯曲 V型或U型缺口试样． 试验可在室温或低温下进行， 记下全部弯曲曲线为止。 弹性变形区Ⅰ、塑性变形区Ⅱ、和断裂区Ⅲ； 各区所占面积分别为弹性功、塑性功和断裂功． 断裂功表示材料阻止裂纹扩展能力。 * 三、材料缺口敏感度及其影响因素 1、缺口敏感度 常用试样的抗拉强度σbN与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值作为材料的缺口敏感性指标，并称为缺口敏感度，用qe或NSR表示： qe=σbN/σb 2、影响因素： 与材料本身性能、应力状态(加载方式)以及缺口形状、尺寸、试验温度有关。 * §2.4 硬 度 一、硬度试验的意义 1、定义： 指材料表面上不大体积内，抵抗变形或破裂的能力。 2、分类： 加载方式→压入法和刻划法； 压入法→动载压入法和静载压入法． 动载压入法：超声波硬度、肖氏硬度和锤击式布氏硬度。 静载压入法：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度。 刻划法→莫氏硬度顺序法和挫刀法等。 3、特点： (1)α＞2，τmaxσmax。 几乎所有材料都会产生塑性变形。 (2)设备简单，操作方便快捷，故被广泛应用。 (3)可视为无损检测。 * §2.4 硬 度 二、 硬度试验方法 1．布氏硬度 (1)测定原理： ①淬火钢球或硬质合金球D(mm) ； ②加载F(kgf)； ⑤卸载 ③压入； ④定时； ⑥测量圆形压痕d； ⑦圆形压痕表面积S=[πD(D-√D2-d2)]/2 →圆形压痕； ⑧布氏硬度HB：HB=F/S=2F/[πD(D-√D2-d2)] ⑨淬火钢球： HBS， 450 ； 硬质合金球： HBW，450-650。 * §2.4 硬 度 (2)表示方法： 数字 + 硬度符号 + 数字 / 数字 / 数字 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 硬度值 (HBW或HBS) 钢球直径 载荷 定时 280 HBS10/3000/30； 500HBW5/75。 * §2.4 硬 度 (3)压痕几何相似原理 (载荷F与压头直径D)： ① d= D sinφ /2 HB=2F/[πD(D-√D2-d2)] → HB=F/D2·2/[π(1-√1-sin2φ)] ②两个条件：一是φ为常数； 二是保证F/D2为常数。 ③ F/D2为常数→ φ一定为常数； ④ F/D2为常数→ HB恒定 。 * §2.4 硬 度 (4)优缺点： ①优点： 压痕面积大 →反映较大区域内各组成相的平均性能； →适合灰铸铁、轴承合金等测量。 压痕面积较大 →试验数据稳定，重复性高