材料力学性能检测40页PPT

材料力学性能热稳定性PPT课件

抗热应力损伤性正比于断裂表面能，反比于应变能的释放率
定义：抗热应力损伤因子为：
R
2
E (1
)
材料弹性应变能释放率的倒数，用于比较具有相同断裂表面能的材料。
R E 2reff
2 (1 )
用于比较具有不同断裂表面能的材料。
式中：E为材料的弹性模量，σ为材料的断裂强度，μ为材料的泊松比，2reff为材料的断裂表面能（J/m2）。
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影响散热的三方面因素，综合为毕奥模数=hrm/λ，无单位。越大对热稳定性不利。
h----表面热传递系数。材料表面温度比周围环境温度高1 K，在单位表面积上，单位时间带走的热量（J/m2·s·K）。
rm，材料的半厚
在无机材料的实际应用中，不会像理想骤冷那样，瞬时产生最大应力max，而是由于散热等因素，使max滞后发生，且数值也折减。
(3) 多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生热应力。
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2. 热应力的计算
(1) 平面陶瓷薄板：
x
z
lE 1
T
在t = 0的瞬间，
x=z=max，如果正好达到材料的极限抗拉强度f ，则前后两表面开裂破坏，从而得材料
所能承受的最大温差为：
平面陶瓷薄板的热应力图
Tm
适用于一般的玻璃、陶瓷和电子陶瓷材料
6
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1. 第一热应力断裂抵抗因子R
由
Tmax
f
(1
l E
)
可知：Tmax值越大，说明材料能承
受的温度变化越大，即热稳定性越好。
定义：第一热应力断裂抵抗因子或第一热应力因子为：

材料力学性能课件

温度与环境因素
应变速率与加载路径
应变速率和加载路径对材料的力学响应具有重要影响，特别是在动态加载条件下。
温度、湿度、腐蚀等环境因素对材料的强度和塑性也有影响。
03 材料的硬度与韧性
硬度定义与分类
硬度定义
硬度是指材料抵抗被压入或刻划的能力。它是材料表面局部区域抵抗变形或破裂的能力。
硬度分类
塑性ห้องสมุดไป่ตู้类
根据塑性变形的性质，可分为延性、展性、韧性等。
强度与塑性的关系
01
强度与塑性相互关联，塑性好的材料通常强度也较高，但两者之间并非完全正相关。
02
在一定条件下，材料的强度和塑性可能存在此消彼长的关系。
强度与塑性的影响因素
材料成分与组织结构
材料的化学成分和微观组织结构对其力学性能有显著影响。
冲击试验
通过冲击试样来测定材料的冲击韧性、断裂韧性等参数，适用于评估材料的韧性和脆性断裂行为。
D
02 材料的强度与塑性
强度定义与分类
强度定义
材料抵抗外力而不发生失效的能力。
强度分类
根据外力类型，可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
塑性定义与分类
塑性定义
材料在外力作用下发生不可逆变形的能力。
材料力学性能的测试方法
A
拉伸试验
通过拉伸试样来测定材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等参数，是最常用的力学性能测试方法之一。
压缩试验
通过压缩试样来测定材料的抗压强度、弹性模量等参数，适用于脆性材料和塑性材料的测试。
B
C
弯曲试验
通过弯曲试样来测定材料的抗弯强度、挠度等参数，适用于评估材料的弯曲性能和稳定性。

材料力学性能检测方法

剪切强度
材料被剪切时承受的最大剪切应力。表征材料的抗剪能力。
通用的测试方法
1
样本制备
样本的制备要求标准化，以确保测试结果的可靠性。
2
测试装置
测试装置需要根据被测试样本的类型和测试方法来选择。
3
测试数据采集
利用传感器或者图像记录仪等设备采集过程数据。
拉伸测试
步骤
应用
拉伸机器上滑块牢固地固定样本的一端，而另一端则固定于移动的夹头上。拉伸机慢慢施加拉力，同时采集被拉伸样本的数据。
弯曲测试
步骤
悬臂梁实验是评估材料弯曲性能的一种标准化测试方法，它通常具有固定的距离，其中一个端口支持弯曲材料，而另一个端口可以逐渐增加负载。
应用
弯曲测试常用于评估钢筋或梁的承载力量。
结果分析
从实验结果可以获得最大负荷、位移等信息。
剪切测试
1
步骤
样品以一定角度来进行剪切。通过测量剪切前后的变形，可以计算出材料的剪切模量和剪切强度。
测试结果分析及实例
数据分析
通过统计数据和对测试结果进行图表分析，可以看出材料力学性能的相关趋势。
测试实例
比较不同种类的钢筋的拉伸强度，可帮助工程师选择最合适的钢筋来保证工程的质量。 Nhomakorabea2
应用
剪切测试可用于测试塑料、橡胶、各种金属、玻璃和地板等材料的质量。
3
结果分析
测量结果可以提供材料的剪切模量，这是其应用于工程中的重要参数。
其他测试方法
冲击测试
测量物体的抗冲击能力，通常用于测试金属和聚合物等材料。
硬度测试
测量材料的抗压强度，通常用于测试金属材料的硬度。
疲劳测试
测量材料在反复应力下的寿命，通常用于评估材料的耐用性。

材料的力学性能课件

A0 − A1 ψ = × 100% A0
断面收缩率
δ 10
l1 − l 0 = × 100% l0
都表示材料直到拉断时其塑性变形能达到的最大程度值愈大说明材料的塑性愈好。
δ 在工程上将δ 10 >5%称为塑性材料，10 <5%称为 5%称为塑性材料， <5%称为脆性材料。
2．铸铁在拉伸时的力学性能 • 灰铸铁在拉伸时，从开始到试件拉断，应力和应变都很小，没有屈服阶段和缩颈现象，没有明显的直线段，在工程实际中，应力应变曲线图的曲率很小，常以直线代替曲线，近似地认为材料服从胡克定律，直线的斜率 E=tanɑ，称为弹性模量，拉断时的最大应力为材料的强度极限，由于脆性材料的抗拉强度很低，不易用作受拉杆件的材料。
低碳钢试棒
应力应力-应变图
拉伸曲线图
变形发展的四个阶段：
1）弹性阶段
分为两段：直线段和微弯段。直线段表示应力与应变成正比关系，直线最高点所对应的应力值成为材料的比例极限。低碳钢的比例极限约等于200MPa。ab段图线微弯，不再成正比关系，而与产生的变形仍为弹性变形，b点所对应的应力值称为材料的弹性极限。 2）屈服阶段当由b点逐渐发展到e点，然后再由c点至c’点，表明应力几乎不增加而变形急剧增加，这种现象称为屈服或流动，cc’段称为屈服阶段。对应c点的应力值称为屈服点屈服阶段。屈服点。材料屈服时，所产屈服阶段屈服点生的变形是塑性变形，当材料屈服时，在试件光滑表面上可以看到与杆轴线成45°的暗纹，这是由于材料内部晶格间沿最大剪应力作用所产滑移造成的，故称为滑移线滑移线。滑移线 3）强化阶段经过屈服后图线由c’上升到d点，这说明材料又恢复了对线相比，其抗压强度极限远远大于抗拉强度极限（3~4倍）。压坏时，其断口与曲线约成45°，表明铸铁压缩时沿斜截面相对错动而断裂。由于脆性材料抗压强度很高，常用于受压件。

金属材料的力学性能PPT课件

材料的ak值愈大，韧性就愈好；材料的ak值愈小，材料的脆性愈大。通常把ak值小的材料称为脆性材料研究表明，材料的ak值随试验温度的降低而降低。
43
2. 断裂韧性
低应力脆断工程零（构）件有时在应力低于许用应力的情况
下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。
低应力脆断的原因由于实际应用的材料中常常存在一些裂纹和本身
缺陷，如夹杂物、气孔等或加工和使用过程中产生的缺陷，裂纹在应力的作用下失稳而扩展，最终导致零（构）件断裂。
44
1.1.5 疲劳强度
① 疲劳破坏
零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。
（4）应用：广泛用于科研单位和高校，以及薄件表面硬度检验。不适于大批生产和测量组织不均匀材料。
39
1.1.4 冲击韧性
1. 冲击韧性
是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
冲击韧性的测定方法
摆锤式一次冲击试验小能量多次冲击试验
40
摆锤式一次冲击试验摆锤式冲击实验机
41
试验原理
14
拉伸试验（应力—应变）曲线
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
（缩颈点） K — 断裂点
15
拉伸过程变化的三个阶段
（1）弹性变形阶段（2）屈服变形阶段（3）强化阶段（4）缩颈阶段
拉伸试样的颈缩现象
16
弹性与塑性
弹性: 金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复其原来形状的性能，叫做弹性。弹性变形: 随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。塑性变形: 在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形。

材料性能及检测

弹簧薄膜传感器
动画引自九江学院杜大明《材料科学基础》ppt
75
滞弹性示意图

A
B
正弹性后效
加载时应变落后于应力

O e
a c d b H
反弹性后效
卸载时应变落后于应力

76
77
（2）粘弹性
定义：材料在外力作用下弹性和粘性两种变形机理同时存在的一种力学行为
粘性：液体或溶体内质点间或流层间因相对运动而产生的内摩擦力以反抗相对运动的性质。
且变形量较大
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弹性变形的力学性能指标
（1）弹性模量：是单位应变所需应力的大小，物理意义是产生100 %弹性变形所需的应力。（2）比例极限σp：是保持应力与应变成正比关系的最大应力，即在应力-应变曲线上刚开始偏离直线时的应力
p
Fp A0
（3）弹性极限σe：是材料发生可逆的弹性变形的上限应力值，
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高分子材料
1.1 力学性能的基本指标 1.1.1 应力与应变当材料受到外力作用，它所处的条件又不能产生惯性移动时，其几何形状和尺寸会发生变化，这种变化就称为应变，亦可称为形变。
定义单位面积上的附加内力为应力。

无机非金属材料
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压力管道检验员-材料力学PPT课件

定期对压力管道进行检测，记录并分析数据。
对管道的异常情况进行诊断，提出相应的处理措施。
参与压力管道的安装、维修和改造工作，确保符合相关标准和规定。
压力管道检验员的工作要求
具备材料力学、流体力学等相关基础知识。
具备一定的实践经验，能够熟练操作各种检测仪器和设备。
熟悉压力管道相关标准和规范，了解各种材料的性能和特性。
案例二：压力管道的疲劳断裂分析
总结词
疲劳断裂分析是压力管道检验中的关键环节，通过分析管道在交变载荷作用下的疲劳行为，预测管道的寿命和可靠性。
详细描述
疲劳断裂分析主要研究压力管道在交变载荷作用下的疲劳行为。通过实验和数值模拟方法，分析管道在不同应力水平和循环次数下的疲劳寿命和断裂模式。同时，根据材料的疲劳特性、应力分布和交变载荷的幅值和频率等因素，预测管道的寿命和可靠性。此外，疲劳断裂分析还可以为压力管道的设计、制造和维修提供指导，提高管道的安全性和可靠性。
案例三：压力管道的腐蚀与防护措施
总结词
腐蚀是压力管道失效的重要原因之一，采取有效的防腐措施是延长管道使用寿命的关键。
详细描述
腐蚀是压力管道在长期使用过程中面临的主要问题之一。由于环境因素、介质特性和材料性能等多方面因素的影响，管道可能发生腐蚀现象。为了延长管道的使用寿命，需要采取有效的防腐措施。常用的防腐措施包括涂层保护、阴极保护、缓蚀剂等。通过合理选择和使用防腐措施，可以降低腐蚀对管道的影响，提高管道的安全性和可靠性。同时，定期对压力管道进行腐蚀检测和维护也是保证管道长期稳定运行的重要手段。
管道应力分析
根据管道内压、自重、流体冲击等受力情况，运用材料力学知识进行应力分析，确保管道安全运行。

《金属材料力学性能》课件

《金属材料力学性能》PPT课件
• 金属材料力学性能概述 • 金属材料的拉伸性能 • 金属材料的冲击韧性 • 金属材料的硬度与耐磨性 • 金属材料的疲劳性能 • 金属材料的断裂韧性
01
金属材料力学性能概述
定义与分类
定义
金属材料的力学性能是指金属材料在受到外力作用时所表现出来的性能，包括弹性、塑性、韧性、强度等。
屈服阶段
屈服阶段是金属材料在受到外力作用后发生屈服现象的阶段，此时金属材料开始发生塑性变形，应力与应变不再呈线性关系。
屈服强度是描述金属材料在屈服阶段的力学性能指标，反映了金属材料抵抗屈服现象的能力。
强化阶段
强化阶段是金属材料在屈服阶段之后发生强度增高的阶段，此时金属材料的应力与应变关系呈上升趋势。
通过改变材料的内部结构来提高韧性，如通过退火或淬火处理。
提高金属材料断裂韧性的方法
冷加工
通过塑性变形提高材料的韧性，如轧制、拉拔或挤压。
提高金属材料断裂韧性的方法
表面处理
VS
通过喷丸、碾压或渗碳淬火等表面处理技术提高材料的韧性。
THANKS
感谢观看
金属材料的力学性能与经济发展密切相关，高性能的金属材料能够推动产业升级和经济发展。
科学研究
金属材料的力学性能是科学研究的重要领域之一，对于深入了解金属材料的本质特性和发展新型金属材料具有重要意义。
02
金属材料的拉伸性能
拉伸试验与拉伸曲线
拉伸试验
通过拉伸试验可以测定金属材料的拉伸性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
冲击试验与冲击韧性指标
冲击试验
通过在试样上施加冲击负荷，测定材料抵抗冲击断裂的能力。
冲击韧性指标