第三章 缺口、冲击、低温下的金属力学性能
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第三章 金属缺口试样的力学性能广义地说,机件截面急剧变化,如轴肩、螺纹、油孔、倒角、退刀槽及焊缝等,均可视作缺口,材料内部组织的不均匀,也有类似缺口的作用。
缺口要影响到材料的弹性变形、塑性变形和断裂过程,具体表现是使材料变脆,提高形变速率或降低温度对材料力学性能的影响与缺口相类似。
§3.1 缺口效应一. 弹性状态下的应力分布理论应力集中系数K t ,σσmax =t K 应力集中程度决定于缺口形状、深度、角度及根部曲率半径等几何参数。
(1) 缺口效应一:缺口造成应力应变集中。
(2) 缺口效应二:缺口前方应力状态发生改变,平板中材料所受的应力由原来的单向拉伸改变为两向或三向拉伸。
(薄板两向,厚板三向)y x νεε-=,σx 的出现是变形连续性要求的结果。
二. 塑性状态下的应力分布Tresca 判据:s x y σσσ=-塑性变形时,σy 引起的横向收缩约比弹性变形时大一倍,需要较高σx 值才能维持连续变形。
可见在缺口条件下,试样屈服应力比单向拉伸时高,产生所谓‘缺口强化’现象。
(3)缺口效应三:缺口使塑性材料得到强化。
§3.2 缺口试样在静载荷下的力学性能缺口是一种脆化因素。
缺口敏感性:金属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。
常用缺口试样静载力学性能试验方法:缺口拉伸,缺口偏斜拉伸,缺口静弯曲。
一.缺口试样静拉伸和偏斜拉伸1.缺口敏感度q e 或NSR(Notch Sensitivity Ratio):bbN e q σσ= 脆性材料和高强度材料:q e <1塑性材料:q e >1q e 越大,缺口敏感性越小。
2.q e 除同材料本身性能、应力状态(加载方式)有关外,还同缺口形状和尺寸、试验温度有关。
3.缺口试样静拉伸实验广泛用于研究高强度钢的力学性能、钢和钛的氢脆,高温合金的缺口敏感性等。
4.缺口试样偏斜拉伸试验,同时有拉伸和弯曲复合作用,应力状态更硬,缺口截面上应力分布更不均匀,可显示材料的高缺口敏感状态。