工程材料的主要力学性能共27页

工程材料力学性能引言工程材料的力学性能是指材料在受力作用下的力学行为和性质。

工程材料力学性能的研究对于工程设计、材料选择和结构安全等方面具有重要意义。

本文将对工程材料的力学性能进行详细阐述。

工程材料的力学性能指标弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗变形的能力的一个重要指标。

它是在材料受压缩或拉伸力作用下，材料内部原子和分子之间的相对位移产生时所产生的应力与应变之比。

弹性模量越大，材料的刚度就越大，抵抗变形的能力越强。

屈服强度屈服强度是指材料在受力作用下开始变形的临界点。

当应力达到一定值时，材料开始发生塑性变形，无法恢复到原来的形状。

屈服强度常用于材料的强度设计和材料性能的比较。

抗拉强度抗拉强度是指材料在受拉力作用下的最大承载能力。

抗拉强度可以反映材料的抵抗拉断能力，是工程结构的安全性能的重要指标。

断裂韧性是指材料在断裂前能吸收的总能量。

它是衡量材料抵抗断裂能力的重要指标。

材料的断裂韧性越高，代表其在受外力作用下具有较好的耐久性和抗冲击性。

硬度硬度是指材料的抵抗划痕、穿刺和压入等形变的能力。

硬度可以反映材料的抗划痕和抗磨损能力。

常用的硬度测试方法包括洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度等。

蠕变性能蠕变性能是指材料在常温和高温下长期受持续载荷作用时的变形行为。

材料的蠕变性能对于结构的稳定性和耐久性具有重要影响。

工程材料力学性能的实验测试方法为了评估材料的力学性能，常常需要进行实验测试。

以下是几种常见的工程材料力学性能测试方法：拉伸测试拉伸测试是评估材料抗拉性能的常用方法。

通过施加恒定的拉力，测量材料的应变和应力，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度和延伸率等力学性能参数。

压缩测试是评估材料抗压性能的常用方法。

通过施加恒定的压力，测量材料的应变和应力，从而得到材料的压缩强度和压缩模量等力学性能参数。

弯曲测试弯曲测试是评估材料耐弯曲性能的常用方法。

通过施加力矩，使材料发生弯曲变形，测量材料的应变和应力，从而得到材料的弯曲强度和弯曲模量等力学性能参数。

工程材料力学性能1. 引言工程材料力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能特征。

能够准确评估材料的力学性能对于工程设计和材料选择具有重要意义。

本文将介绍一些常见的工程材料力学性能参数及其测试方法。

2. 抗拉强度抗拉强度是衡量材料抗拉能力的指标，通常用Mpa（兆帕）表示。

该值表示材料能够承受的最大拉伸力。

一般情况下，抗拉强度越高，材料的抗拉性能越好。

抗拉强度的测试可以通过拉伸试验来完成。

在拉伸试验中，标准试样会受到均匀的拉力，直到发生材料破裂。

通过测量试样的最大载荷和横截面积，可以计算出抗拉强度。

3. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性和变形能力的指标，通常用Gpa （千兆帕）表示。

弹性模量越大，材料的刚性越好，变形能力越小，即材料在外力作用下不容易发生变形。

弹性模量的测试可以通过弹性试验来完成。

在弹性试验中，标准试样会受到一定的载荷，然后释放。

通过测量载荷-变形关系的斜率，即应力-应变的比值，可以计算出弹性模量。

4. 屈服强度屈服强度是材料在拉伸过程中突破弹性极限后的抗拉能力，通常用Mpa表示。

屈服强度代表了材料的韧性和延展性。

材料的屈服强度越高，其抗变形性能越好。

屈服强度的测试可以通过拉伸试验或压缩试验来完成。

在拉伸试验中，标准试样会受到逐渐增加的拉力，直到发生塑性变形。

通过测量试样的屈服点和横截面积，可以计算出屈服强度。

5. 硬度硬度是衡量材料抗外界划痕和压痕能力的指标。

常见的硬度测试方法包括布氏硬度（HB）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRC）等。

硬度测试方法根据材料的硬度特性进行选择。

例如，布氏硬度适用于较软的金属材料，而维氏硬度适用于硬度较高的金属材料。

硬度的测试结果通常以单位压力下形成的压痕直径或者硬度值表示。

6. 断裂韧性断裂韧性是衡量材料抵抗破裂扩展的能力以及吸收塑性能力的指标。

常用的断裂韧性测试包括冲击试验和拉伸试验。

冲击试验通常用于低温下材料的断裂韧性测试。

在冲击试验中，冲击试样受到快速施加的冲击载荷，通过测量试样的断裂能量和断口形貌，可以评估材料的断裂韧性。

工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在力的作用下的反应和变形能力，主要包括强度、韧性、延展性、硬度、抗疲劳性、耐腐蚀性和温度承受能力等。

材料力学性能的好坏对工程建设和材料选择至关重要。

本文将从强度、韧性和延展性三个方面来探讨工程材料力学性能。

一、强度强度是指材料在受载时抵抗破坏的能力。

工程中使用的材料常常会受到连续和间歇的荷载和外力的作用。

如果材料在受力时能够保持整体的完整性和稳定性，那么可以说该材料具有良好的强度。

强度通常分为静态强度和动态强度两种。

静态强度指材料在静态荷载下的抗拉强度、抗压强度、屈服强度等。

一般来说，材料的静态强度越高，使用范围越广，但也需要考虑材料的重量、成本等其他方面因素。

在材料的选择中，需要根据具体的应用场景选择适当的强度。

动态强度指材料在动态荷载下的抗拉强度和抗压强度。

工程中常出现的冲击荷载、振动荷载、爆炸荷载等都属于动态荷载，因此动态强度是一个十分重要的性能指标。

在深水油田开发中，海底管线通常受到海流、海浪等动态荷载的作用，因此管道材料的动态强度也是一个重要的因素。

二、韧性韧性是指材料在发生变形时能够继续承受载荷的能力。

在工程建设中，材料通常需要承受多种类型的荷载，在发生局部破坏时需要具有一定的韧性才能维持完整性。

如果材料的韧性不足，就容易出现断裂、疲劳、裂纹等问题。

韧性通常分为断裂韧性和塑性韧性两种。

断裂韧性指材料在破坏前的吸收能量的能力，而塑性韧性指材料发生塑性变形时吸收能量的能力。

这两种韧性都是衡量材料耐久性和疲劳性的重要指标。

三、延展性延展性是指材料在受到拉力或挤压力作用下，在不断变形的过程中产生的延伸量。

高延展性的材料能够在受到外力时在一定程度上发生形变，而不是立即断裂或产生异形。

延展性通常用材料的伸长率和断后伸长率来衡量。

延展性对于金属、塑料、橡胶等许多工程材料都很重要，因为它们可以在受到重要载荷时产生适当的挠曲，从而减轻载荷。

例如，在建筑结构和机械工程中广泛应用高延展性的钢材，因为它能够缓冲瞬间高峰负荷并保持结构稳定。

工程材料力学性能第一章退火低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分为如下五个阶段：1、弹性变形；2、不均匀屈服塑性变形（屈服阶段）3、均匀塑性变形阶段；4、不均匀集中塑性变形；5、断裂。

弹性变形：是一种可逆变形，实质：晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。

弹性变形物理本质：原子间距几何参数随外力的可逆变化。

弹性模量：弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。

物理意义：表征金属材料对弹性变形的抗力，其值大小反映了金属弹性变形的难易程度。

其值越大，表示在相同应力下产生的弹性变形就越小。

影响因素——主要取决于金属原子本性和晶格类型（原子间作用力）。

金属的弹性模量是一个组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（显微组织）、冷塑性变形对E值影响不大。

弹性比功：又称弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力（即材料吸收变形功而不发生永久变形的能力，是一个韧度指标。

）。

物理意义：试样或实际机器零件的体积越大，则可吸收的弹性功越多，可储备的弹性能越多。

滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。

循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫做金属的内耗、消振性。

包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，弹性极限和屈服强度就会升高；如果反向加载，弹性极限和屈服强度都下降，这种现象叫做包申格效应。

包申格效应的消除：预先进行较大的塑性变形，或在第二次反向受力之前使金属材料于回复或再结晶温度下退火。

塑性变形：外力移去后不能恢复的变形。

金属材料常见的塑性变形方式为滑移和孪生。

滑移系越多，塑性越好，但滑移系的数量不是决定塑性的唯一因素。

如fcc金属滑移系比bcc 金属少，但因前者晶格阻力低，位错容易运动，故塑性却优于后者。

塑性变形具有一些特点：1.各晶粒变形的不同时性和不均匀性：（a）材料表面优先（b）与切应力取向最佳的滑移系优先2．各晶粒变形的相互协调性：（a）晶粒间塑性变形的相互制约（b）晶粒间塑性变形的相互协调（c）晶粒内不同滑移系滑移的相互协调屈服现象与下述三个因素有关:①材料在变形前可动位错密度很小(或虽有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错被杂质原子或第二相质点所订扎)；②随塑性变形发生，位错能快速增殖；③位错运动速率与外加应力有强烈依存关系。

工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在外部力作用下的表现和性质。

材料的力学性能直接影响着工程结构的安全性、稳定性和使用寿命。

因此，对工程材料力学性能的研究和了解至关重要。

首先，工程材料的力学性能包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、屈服强度等指标。

抗拉强度是指材料在拉伸状态下所能承受的最大拉力，抗压强度则是指材料在受到压缩力时所能承受的最大压力。

而弹性模量则是衡量材料在受力时的变形程度，屈服强度则是材料开始产生塑性变形的临界点。

这些指标直接反映了材料在外部力作用下的表现，是评价材料力学性能的重要依据。

其次，工程材料的力学性能还包括疲劳性能、冲击性能、塑性性能等。

疲劳性能是指材料在长期交变载荷下所表现出的抗疲劳能力，冲击性能则是材料在受到瞬间冲击载荷时的抗冲击能力。

而塑性性能则是衡量材料在受力时的塑性变形能力。

这些指标在工程实践中同样具有重要的意义，特别是在复杂的工程环境下，材料的疲劳性能和冲击性能往往是决定工程结构安全性的关键。

此外，工程材料的力学性能还受到温度、湿度、环境腐蚀等因素的影响。

在不同的环境条件下，材料的力学性能可能会发生变化，因此在工程设计和使用中需要考虑这些因素对材料性能的影响。

同时，对于一些特殊工程要求，如航空航天、核工程等，对材料力学性能的要求更加严格，需要材料具有更高的耐高温、耐腐蚀等特殊性能。

综上所述，工程材料力学性能是工程实践中不可忽视的重要内容。

通过对材料力学性能的研究和了解，可以更好地选择合适的材料，设计合理的工程结构，确保工程的安全可靠性。

因此，对于工程材料力学性能的研究和评价，需要全面、准确地了解材料的各项力学性能指标，以及其在不同环境条件下的表现，为工程实践提供可靠的材料支撑。