第三章 材料力学性能及指标

材料力学性能-考前复习总结（前三章）金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下（环境）变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。

材料的安全性指标：韧脆转变温度Tk；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；缺口敏感性NSR材料常规力学性能的五大指标：屈服强度；抗拉强度；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；硬度；断裂韧性第一章单向静拉伸力学性能应力和应变：条件应力条件应变 =真应力真应变应力应变状态：可在受力机件任一点选一六面体，有九组应力，其中六个独立分量。

其中必有一主平面，切应力为零，只有主应力，且，满足胡克定律。

应力软性系数：最大切应力与最大正应力的相对大小。

1 弹变1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

ae=1/2σeεe=σe2/2E。

取决于E和弹性极限，弹簧用于减震和储能驱动，应有较高的弹性比功和良好弹性。

需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。

2）弹性不完整性：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向及加载时间无关，但对实际金属而言，与这些因素均有关系。

①滞弹性：金属材料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，也就是应变落后于应力的现象。

与材料成分、组织及试验条件有关，组织约不均匀，温度升高，切应力越大，滞弹性越明显。

金属中点缺陷的移动，长时间回火消除。

弹性滞后环：由于实际金属有滞弹性，因此在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回路。

吸收变形功循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（塑性区加载，塑性滞后环），也叫内耗（弹性区加载），或消震性。

②包申格效应：定义：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，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

（反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。

特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了）解释：与位错运动所受阻力有关，在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲，密度增大，形成位错缠结或胞状组织，相对稳定。

机械制造基础3_材料的力学性能指标材料的力学性能指标是指材料在力学加载下的表现和性能参数，用来评估材料的强度、刚度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。

以下将介绍常见的材料力学性能指标。

1.强度：材料的强度指的是其所能承受的最大应力。

常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。

屈服强度是材料在弹性阶段的抗拉、抗压应力，即在材料开始发生塑性变形之前所能承受的应力。

抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，抗压强度是材料在受压过程中的最大应力。

2.刚度：材料的刚度指的是其抵抗变形的能力。

常见的刚度指标有弹性模量、切变模量等。

弹性模量是材料在弹性阶段的刚度大小，可以描述材料在拉伸或压缩时的回复能力。

切变模量是材料在剪切变形时的刚度大小，可以衡量材料的抗扭转能力。

3.韧性：材料的韧性指的是其在断裂前能够吸收的能量。

常见的韧性指标有延伸率、冲击韧性、断裂伸长率等。

延伸率表示材料在受拉时能够延长的程度，冲击韧性表示材料在受冲击载荷下的抵抗性能，断裂伸长率是材料在断裂前拉伸的长度与初始长度之比。

4.耐磨性：材料的耐磨性指的是其抗磨损能力。

常见的耐磨性指标有硬度、摩擦系数等。

硬度表示材料抵抗表面划伤、模具磨损等形变的能力，摩擦系数表示材料表面与其他物体接触时的磨擦阻力。

5.抗疲劳性：材料的抗疲劳性指的是其抵抗循环加载下疲劳破坏的能力。

常见的抗疲劳性指标有疲劳极限、疲劳寿命等。

疲劳极限是材料在疲劳加载下所能承受的最大应力，疲劳寿命表示材料在循环加载下能够承受的加载次数。

除了上述指标外，材料还有其他性能指标，如导热性能、热膨胀系数、电导率等，这些性能指标主要用于材料的特殊应用领域。

总而言之，材料的力学性能指标是评估材料力学特性的重要依据，不同的材料具有不同的力学性能指标，根据具体应用需求选择合适的材料和合适的力学性能指标是非常重要的。

材料的力学性能指标材料的力学性能指标是评价材料力学性能的重要标准，它直接影响着材料的使用性能和工程应用。

力学性能指标包括强度、韧性、硬度、塑性、疲劳性能等多个方面，下面将逐一介绍这些指标。

首先，强度是材料抵抗外部力量破坏的能力。

常见的强度指标包括拉伸强度、屈服强度、抗压强度等。

拉伸强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力，屈服强度是材料在受力到一定程度时开始产生塑性变形的能力，抗压强度是材料在受到压缩力作用下抵抗破坏的能力。

强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料质量的重要标准之一。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性指标包括断裂韧性、冲击韧性等。

断裂韧性是材料在受力作用下抵抗破坏的能力，冲击韧性是材料在受到冲击载荷时不发生破坏的能力。

韧性指标直接反映了材料的抗断裂能力，对于承受外部冲击载荷的材料尤为重要。

再次，硬度是材料抵抗局部变形的能力。

硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等。

硬度指标直接反映了材料的抗变形能力，对于承受局部载荷的材料尤为重要。

此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。

塑性指标包括延伸率、收缩率、冷弯性等。

塑性指标直接反映了材料的可加工性和成型性，对于需要进行加工和成型的材料尤为重要。

最后，疲劳性能是材料在受到交变载荷作用下不发生破坏的能力。

疲劳性能指标包括疲劳极限、疲劳寿命等。

疲劳性能直接影响着材料在实际工程应用中的使用寿命，是衡量材料耐久性的重要标准之一。

综上所述，材料的力学性能指标是评价材料力学性能的重要标准，它直接影响着材料的使用性能和工程应用。

强度、韧性、硬度、塑性、疲劳性能等指标相互联系、相互影响，综合考虑这些指标可以全面评价材料的力学性能，为材料的选择和设计提供重要依据。

第三章 材料的力学性能第一节 拉伸或压缩时材料的力学性能一、概述分析构件的强度时，除计算应力外，还应了解材料的力学性质（Mechanicaiproperty ），材料的力学性质也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。

它要由实验来测定。

在室温下，以缓慢平稳的方式进行试验，称为常温静载试验，是测定材料力学性质的基本试验。

为了便于比较不同材料的试验结果，对试件的形状、加工精度、加载速度、试验环境等，国家标准规定了相应变形形式下的试验规范。

本章只研究材料的宏观力学性质，不涉及材料成分及组织结构对材料力学性质的影响，并且由于工程中常用的材料品种很多，主要以低碳钢和铸铁为代表，介绍材料拉伸、压缩以及纯剪切时的力学性质。

二、低碳钢拉伸时的力学性质低碳钢是工程中使用最广泛的金属材料，同时它在常温静载条件下表现出来的力学性质也最具代表性。

低碳钢的拉伸试验按《金属拉伸试验方法》（GB/T228—2002）国家标准在万能材料试验机上进行。

标准试件（Standard specimen ）有圆形和矩形两种类型，如图3-1所示。

试件上标记A 、B 两点之间的距离称为标距，记作l 0。

圆形试件标距l 0与直径d 0有两种比例，即l 0=10d 0和l 0=5d 0。

矩形试件也有两种标准，即00l l ==其中A 0为矩形试件的截面面积。

试件装在试验机上，对试件缓慢加拉力F P ，对应着每一个拉力F P ，试件标距l 0有一个伸长量Δl o 表示F P 和Δl 的关系曲线，称为拉伸图或F P —Δl 曲线。

如图3-2a ，由于F P —Δl 曲线与试件的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，把拉力F P 除以试件横截面的原始面积A 0，得出正应力0P F A σ=为纵坐标；把伸长量Δl 除以标距的原始长度l 0，得出应变0l l ε∆=为横坐标，做图表示σ与ε的关系（图3-2b ）称为应力——应变图或σ—ε曲线（Stress-strain curve ）。

材料的力学性能指标材料的力学性能指标是评价材料力学性能的重要参数，它直接影响着材料的使用性能和工程应用。

力学性能指标通常包括强度、硬度、韧性、塑性和疲劳性能等多个方面。

下面将对这些力学性能指标进行详细介绍。

首先，强度是材料抵抗外部载荷作用下变形和破坏的能力。

强度包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

屈服强度是材料在拉伸过程中开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料抵抗拉伸破坏的能力，抗压强度是材料抵抗压缩破坏的能力，抗弯强度是材料抵抗弯曲破坏的能力。

强度指标反映了材料在外部载荷作用下的稳定性和安全性。

其次，硬度是材料抵抗外部划伤或压痕的能力。

硬度测试常用的方法有洛氏硬度、巴氏硬度、布氏硬度等。

硬度指标是评价材料抵抗表面破坏和耐磨损能力的重要参数，对于金属材料的选择和设计具有重要意义。

再次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性包括断裂韧性、冲击韧性、拉伸韧性等。

断裂韧性是材料在受到外部冲击或拉伸作用下抵抗破坏的能力，冲击韧性是材料在受到冲击载荷作用下不发生断裂的能力，拉伸韧性是材料在拉伸过程中能够吸收较大的变形能量而不断裂的能力。

韧性指标反映了材料在受到外部冲击或拉伸作用下的抗破坏能力和变形能量吸收能力。

此外，塑性是材料在受到外部加载作用下发生塑性变形的能力。

塑性包括延展性、收缩性、压缩变形等。

材料的塑性指标直接影响着材料的成形加工性能和变形加工性能。

最后，疲劳性能是材料在受到交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。

疲劳性能是评价材料在交变载荷下的抗疲劳寿命和抗疲劳破坏的能力，对于机械结构和零部件的设计和使用具有重要意义。

综上所述，材料的力学性能指标是评价材料力学性能的重要参数，它直接影响着材料的使用性能和工程应用。

强度、硬度、韧性、塑性和疲劳性能等多个方面的力学性能指标是相互关联、相互影响的，对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。

在工程实践中，需要根据具体的工程要求和使用条件来选择合适的材料，并进行相应的力学性能测试和评价，以确保材料具有良好的力学性能和使用性能。