机械材料的力学性能(正式版)
材料力学材料的力学性能优质课件
卸载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
再加载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
将卸载再加载曲线与原来旳应力-应变曲线进行比较(图 中曲线OAKDE上旳虚线所示)，能够看出：K点旳应力数值远 远高于A点旳应力数值，即百分比极限有所提升；而断裂时旳 塑性变形却有所降低。这种现象称为应变硬化。工程上常利 用应变硬化来提升某些构件在弹性范围内旳承载能力。
延伸率和截面收缩率旳数值越大，表白材料旳韧性越 好。工程上一般以为δ>5％者为韧性材料； δ＜5％者为脆 性材料。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
材料压缩试验，一般采用短试样。低碳钢压 缩时旳应力-应变曲线。与拉伸时旳应力-应变曲 线相比较，拉伸和压缩屈服前旳曲线基本重叠， 即拉伸、压缩时旳弹性模量及屈服应力相同，但 屈服后，因为试样愈压愈扁，应力-应变曲线不断 上升，试样不会发生破坏。
试样旳变形将随之消失。
这表白这一阶段内旳变形都是
弹性变形，因而涉及线性弹性阶段
在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 旳应力最高限
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
弹性力学性能
百分比极限与弹性极 限
大部分韧性材料百分比极限与弹性 极限极为接近，只有经过精密测量才干 加以区别。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
《材料的力学性能》课件
# 材料的力学性能 材料力学性能的概念以及其重要性。
简介
材料力学性能是指材料在受力或变形时所表现出的力学行为。具体包括弹性模量、硬度、抗拉强度和延伸率、 疲劳性能以及韧性等多个方面。
弹性模量
弹性模量是衡量材料在受力后恢复原状的能力。它的测量方法有多种，如张拉试验、压缩试验等。弹性模量的 应用广泛，可以用于材料的设计和优化。
硬度
硬度是材料抵抗外界物体对其表面产生塑性变形的能力。硬度的测量方法有 多种，如洛氏硬度、布氏硬度等。不同硬度对应不同材料类型，可以用于材 料的鉴定。
抗拉强度和延伸率
抗拉强度是材料抵抗外界拉伸力量的能力，延伸率表示材料在被拉伸后能够 变长的程度。抗拉强度和延伸率的测量方法有多种，广泛应用于材料的性能 评估和周期性荷载作用时的抗性能。疲劳性能的测量方法有多种，影响因素包括材料的 应力集中、引入缺陷等。预测和评估疲劳寿命对材料的可靠性设计至关重要。
韧性
韧性是材料在受力时能够吸收大量能量而不断变形的能力。韧性的测量方法 有多种，如冲击试验等。韧性的应用广泛，特别适用于需要抵抗冲击的工程 材料。
总结
材料力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标。通过评估材料的弹性、 硬度、抗拉强度和延伸率、疲劳性能以及韧性等性能指标，可以为材料的选 择、设计和优化提供指导。展望未来，材料力学性能的发展趋势包括多功能 材料的设计和制备，以及对环境和能源的可持续性要求。
(完整)机械主要性能：硬度、强度、刚度、塑性、弹性、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等。
机械主要性能：硬度、强度、刚度、塑性、弹性、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等。
1、硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力.硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。
硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。
硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法(如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。
2、刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
零件的刚度（或称刚性)常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）.刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。
3、强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。
也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标.强度是机械零部件首先应满足的基本要求.机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。
强度的试验研究是综合性的研究,主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。
4、塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破华的能力。
5、弹性：弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。
在固体力学中弹性是指：当应力被移除后，材料恢复到变形前的状态。
线性弹性材料的形变与外加的载荷成正比,此关系可以用线性弹性方程,例如胡克定律，表示出来。
物体所受的外力在一定的限度以内，外力撤消后物体能够恢复原来的大小和形状；在限度以外,外力撤销后不能恢复原状，这个限度叫弹性限度（见弹性体的拉伸压缩形变）。
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.7硬度
1.7 硬度 硬度——用来衡量材料软硬程度的性能指标。 测试硬度的方法有多种，相应的也有多种硬
度指标。
第1章材料力学性能
1.布氏硬度 HB
1）试验原理
以压力F 将直径为D的 球形压头压入材料表面， 形成直径为d的压痕，以 压痕单位面积上承受的压 力大小来衡量材料的硬度。
L1L0 10% 0
L0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
2. 断面收缩率Ψ 断面收缩率是试样被拉断后，颈缩处的横截面积
收缩量（S0-S1）与原始横截面积S0之百分比：
S0 S1 100%
S0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
材料的δ、Ψ值越大，表明其塑性越好。 材料的塑性在工程上的实用意义： 1）塑性是变形加工（锻压）的条件。塑性较好 的材料才可以进行变形加工。 2）塑性好的材料，不易脆断，应用时安全性比 较好。
能力。 衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线
上，E体现为oe 段的斜率。
第1章材料力学性能
铁 214000
材料的力学性能——1.5刚度
常用材料的弹性模量E/MPa
镍 210000
钛 118010
铝 72000
铜 132400
镁 45000
在一定的载荷作用下，弹性模量（E）大的材料 发生的弹性变形比较小。
1. 屈服强度σs ——材料受静载荷作用时，抵抗塑性 变形的能力。
s
FS S0
MPa
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.4强度
如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度，材 料就会发生塑性变形。
在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作 载荷低于零件材料的屈服强度（σ工作<σs），否则 零件就会发生塑性变形而失效。
机械工程材料力学性能(共58张PPT)
精品资料
1.1 金属材料的力学性能
1.1.2塑性指标及应用
金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。 塑性指标也是由拉伸试验测得的， 常用伸长率和断面收缩率来 表示(biǎoshì)。
1.伸长率
试样拉断后， 标距的伸长量与原始标距的百分比称为伸长率， 用符号 表示。其计算公式如下
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图1-1 载荷的作用 形式 (zuòyòng)
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1.1 金属材料的力学性能
金属材料受到载荷作用后， 产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。 变 形分为弹性变形和塑性变形两种。
材料在载荷作用下发生变形， 而当载荷卸除后， 变形也完全消失。 这种随载荷的卸除而消失的变形称为弹性变形。
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1.1MPa；
F——外力，N；
S——横街(hénɡ jiē)面积，mm2。
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1.1 金属材料的力学性能
1.1.1强度指标及应用
金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。 强度的大小 通常用应力来表示， 强度愈高， 材料所能承受的载荷愈大。
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图1-5 布氏硬度试验(shìyàn)原理图
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1.1 金属材料的力学性能
⑵布氏硬度的表示方法。布氏硬度的表示符号为HBS和 HBW 两种。
压头为淬火钢球时用HBS表示， 一般适用于测量软灰铸铁、 有色金 属等布氏硬度值在450以下的材料。
压头为硬质合金(yìnɡ zhì hé jīn)球时， 用HBW表示， 适用于布氏 硬度值在650以下的材料。 符号 HBS或HBW之前的数字为硬度 值 符号后面按以下顺序用数字表示试验条件：
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机械材料力学
机械材料力学
机械材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科。
在工程实践中，我们经常需要对材料的力学性能进行分析和评估，以确保设计的可靠性和安全性。
本文将从材料的应力、应变、弹性模量、屈服强度和断裂韧性等方面对机械材料力学进行探讨。
首先，我们来谈谈材料的应力和应变。
应力是指单位面积上的内力，而应变则
是材料单位长度上的变形量。
在材料受力的过程中，会产生各种不同方向的应力和应变，我们需要通过力学分析来确定材料的受力状态，以便进行合理的设计和选材。
其次，弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的重要参数。
它反映了材料在受力后
的恢复能力，是材料的重要力学性能指标。
弹性模量越大，材料的刚度越大，变形能力越小，反之则变形能力越大。
屈服强度是材料在受力过程中发生塑性变形的临界点。
当材料受到的应力超过
了屈服强度时，材料就会开始产生塑性变形，这对于工程设计来说是非常重要的，因为我们需要确保材料在设计工作条件下不会发生塑性变形，从而保证设备和结构的安全可靠性。
最后，我们来谈谈断裂韧性。
断裂韧性是材料抵抗破坏的能力，它反映了材料
在受到外力作用下的抗破坏能力。
在工程实践中，我们需要根据材料的断裂韧性来选择合适的材料，以确保设备和结构在受到外力作用时不会发生过早的破坏。
综上所述，机械材料力学是工程领域中非常重要的一个学科，它关乎着工程设
计和材料选用的安全性和可靠性。
通过对材料的应力、应变、弹性模量、屈服强度和断裂韧性等力学性能的分析，我们可以更好地理解材料的行为规律，为工程实践提供科学依据。
希望本文对大家对机械材料力学有所帮助。
机械工程材料基本知识
任何机械零件或者工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。
如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或者不破坏的能力。
这种能力就是材料的力学性能。
金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。
1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下反抗变形和断裂的能力。
强度指标普通用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或者开始浮现塑性变形时的最低应力值，用表示。
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力σs值，表示。
用σb对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。
1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号6 表示。
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。
良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生蓦地脆断的必要条件。
1.1.3 硬度硬度是指材料表面反抗比它更硬的物体压入的能力。
硬度的测试方法不少，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。
(一)布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用向来径为D 的淬火钢球或者硬质合金球作为压头，在载荷P 的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
机械基础材料的力学性能
第三章常用金属材料及热处理第一节材料的力学性能一、力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。
力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。
二、载荷的概念及分类：1.金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。
2.按载荷作用性质分：①静载荷：是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
②冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
③交变载荷：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化析载荷。
三、变形的概念及分类1.概念：金属材料受到载荷作用而产生的几何形式和尺寸的变化称为变形。
2.分类：弹性变形和塑性变形两种四、强度：1.概念：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
强度的大小用应力来表示。
2.根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
①拉伸试样：拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。
d0：直径 L0：标距长度长试样：L0=10d0短试样：L0=5d03.强度指标：①屈服点：在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为屈服点。
用符号σs表示，计算公式：σs=Fs/S0对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示，计算公式：σ0.2=F0.2/So屈服点σs和规定残余伸长应力σ0.2都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标。
②抗拉强度:材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。
计算公式为：σb=F b/S0 零件在工作中所承受的应力，不于允许超过抗拉强度，否则会产生断裂。
五、塑性：1.概念：断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。
塑性由拉伸试验测得的。
常用伸长率和断面收率表示。
①伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
用δ表示，计算公式：δ=(l1-l0)/l0×100%②断面收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。
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机械材料的力学性能(正
式版)
机械材料的力学性能(正式版)
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材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。
是确
定各种工程设计参数的主要依据。
这些力学性能均需
用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程
序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。
对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。
弹性阶段的力学性能有：
①比例极限
应力与应变保持成正比关系的应力最高限。
当应
力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定
律，即应力与应变成正比。
②弹性极限
弹性阶段的应力最高限。
在弹性阶段内，载荷除去后，变形全部消失。
这一阶段内的变形称为弹性变形。
绝大多数工程材料的比例极限与弹性极限极为接近，因而可近似认为在全部弹性阶段内应力和应变均满足胡克定律。
③弹性模量
弹性阶段内，纵向应力与纵向应变的比例常数（E ）。
④剪切弹性模量
弹性阶段内，剪应力与剪应变的比例常数
（G ）。
⑤泊松比
横向应变与纵向应变之比（ν）。
上述3种弹性常数之间满足G＝E／2（1＋v）。
塑性阶段的力学性能有：
①屈服强度
材料发生屈服时的应力值。
又称屈服极限。
屈服时应力不增加但应变会继续增加。
②条件屈服强度
某些无明显屈服阶段的材料，规定产生一定塑性应变量（例如0.2％）时的应力值，作为条件屈服强度。
应力超过屈服强度后再卸载，弹性变形将全部消失，但仍残留部分不可消失的变形，称为永久变形或塑性变形。
③强化与强度极限
应力超过屈服强度后，材料由于塑性变形而产生应变强化，即增加应变需继续增加应力。
这一阶段称为应变强化阶段。
强化阶段的应力最高限，即为强度极限。
应力达到强度极限后，试样会产生局部收缩变形，称为颈缩。
④延伸率（δ）与截面收缩率（ψ）
试样拉断后长度与横截面积的改变量与加载前比值的百分数，即δ＝（ lb－l0）／l0 ×100％，ψ＝（A0－Ab）／A0×100％。
式中 l0、A0 分别为试样的标距和标距内的面积；lb 、Ab分别
为拉断后的标距长度和断口处的最小横截面积。
对于脆性材料（δ≤ 5％），没有明显的屈服与塑性变形阶段。
试样在变形很小时即被拉断，这时的应力值称为强度极限。
某些脆性材料的应力 -应变曲线上也无明显的直线阶段，这时，胡克定律是近似的。
弹性模量由应力 - 应变曲线的割线的斜率确定。
压缩时，大多数工程韧性材料具有与拉伸时相同的屈服强度与弹性模量，但不存在强度极限。
大多数
脆性材料，压缩时的力学性能与拉伸时有较大差异。
例如铸铁压缩时会表现出明显的韧性，试样破坏时有明显的塑性变形，断口沿约45°斜面剪断，而不是沿横截面断裂；强度极限比拉伸时高4～5倍。
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