工程材料的主要力学性能共27页
工程材料力学性能
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
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。
工程材料的主要力学性能27页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
工程材料的主要力学性能
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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嗟
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后
名Hale Waihona Puke ，于我若
浮
烟
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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工程材料的力学性能
工程材料的力学性能
目录
contents
引言 弹性性能 塑性性能 强度性能 韧性性能 工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素，对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性
定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料，用于制造各种机械设备、交通工具和零部件，其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中，以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下，材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大，材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中，剪切模量是重要的设计参数，用于计算结构件的剪切强度和稳定性，以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。
工程材料的主要力学性能
(1) 酚醛塑料(PF) 以酚醛树脂为基本组分，加入木粉、纸、布、玻璃布等 填料、润滑剂、着色剂及固化剂等添加剂制成的塑料。 具有强度、耐冲击性好以及耐磨性优良等特点，常用以 制造受力要求较高的机械零件，如齿轮、耐酸泵、轴 承、汽车制动片等
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(2) 氨基塑料(UF) 是以具有氨基官能团的原料与醛类经缩聚反应制 得的氨基树脂为基本组分，加入添加剂制成塑 料。氨基树脂无色可制成各种颜色的塑料制品。 硬度高，制品表面光洁高，具有良好的耐电弧 性，可作绝缘材料。主要用于制造各种颜色鲜艳 的日用品、装饰品、仪表外壳、电话机外壳、开 关、插座等。
由一种或几种简单低分子化合物重复连接而成链状结构。 如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。
3
1、工程塑料 组成
合成树脂 —— 高分子化合物，如聚乙烯、酚醛塑料等。 添 加 剂 —— 填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻 燃剂等。
分类
热塑性塑料 —— 加热软化，冷却后又硬化成形，可反复进行。加 工成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差 如聚乙烯。 热固性塑料 —— 受热固化后，不会再受热软化。机械性能差；耐 热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。
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2、 颗粒复合材料
颗粒复合材料是由一种或多种颗粒均匀分 布在基体材料内而制成的。颗粒起增强作 用，一般粒子直径在0.01μm～0.1μm范围 内。粒子直径偏离这一数值范围，均无法 获得最佳增强效果。所用增强相物质有碳 化硅、碳化硼、碳化钛和氧化铝的颗粒 等。
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常见复合材料
玻璃钢
增强剂 —— 玻璃纤维（主要是SiO2），比强度和比模量高，耐蚀，绝缘。 粘结剂（基体）——热固性的酚醛、环氧树脂，热塑性的聚脂。
12
第一章工程材料的力学性能
第二节 材料的硬度 一、布氏硬度HBW 补充说明： （1）硬度超过HB650的材料，不能做布氏硬度试验，这是因为
所采用的压头，会产生过大的弹性变形，甚至永久变形，影 响实验结果的准确性，这时应改用洛氏和维氏硬度试验。 （2）每个试样至少试验3次。试验时应保证两相邻压痕中心的 距离不小于压痕平均直径的4倍，对于较软的金属则不得小于 6倍。压痕中心距试样边缘的距离不得小于压痕直径的2.5倍， 对于软金属则不得小于3倍
可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度 HBW、 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV
第二节 材料的硬度 一、布氏硬度HBW （一）试验原理
布氏硬度试验规范
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第二节 材料的硬度 一、布氏硬度HBW （二）应用范围
布氏硬度主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度 测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对 应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小 直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用 于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成 品检测。
最大力伸长率（Agt)：最大 力时原始标距的伸长与原 始标距之比的百分率。
最大力非比例伸长率（Ag)
二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义
断后收缩率（Z）：断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面 各之比的百分率。
第二节 材料的硬度
材料抵抗其他硬物压入其表面的能力称为硬度，它 是衡 量材料软硬程序的力学性能指标。
洛氏硬度计
第二节 材料的硬度 二、洛氏硬度HR （一）实验原理
第二节 材料的硬度 二、洛氏硬度HR (二)应用范围（共15个标尺） 示例：60HRBW
工程材料力学性能
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。
工程材料的力学性能
练习题二
某工厂买回一批材料（要求： бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%； ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ 0=10mm）拉伸试验，结果如下： Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm； d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？
时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球 在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏 硬度值为120。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2．洛氏硬度：
延伸率 延伸率与试样尺寸有关；δ5、δ10 (L0=5d,10d)
思考:同一材料δ5 ＞ δ10？
断面收缩率
> 时，无颈缩，为脆性材料表征；
拉
< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
伸 试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
练习题一
拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试 验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为 71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率 和断面收缩率的值？
介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、 弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出 的力学特征。
指标 : 弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧
性 、断裂韧度和疲劳强度等。
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6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
工程材料的主要力学性能
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 Leabharlann —波 洛克Thank you