第二节 冲击韧性

第二节衡量材料抵抗冲击断裂能 衡量材料抵抗冲击断裂能 力的性能指标叫做冲击韧 性。计算式

冲击韧性

G (h1 h2 ) ακ = Α

冲击韧性的应用： 冲击韧性的应用：高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人

第三节 交变应力下材料的疲劳极限随时间而作周期性改变的应力称为交变应力。 随时间而作周期性改变的应力称为交变应力。

高温

冲击

交变

断裂

硬度

改进

小结

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1.交变应力的类型及其循环特征

应力每重复变化一次的过程称为应力循环。 应力每重复变化一次的过程称为应力循环。 应力循环中最小应力与最大应力之比， 应力循环中最小应力与最大应力之比，可用来表 循环特征。 示交变应力的变化的特点称为交变应力的循环特征 示交变应力的变化的特点称为交变应力的循环特征。 表示。 以r表示。

σ min r= σ max断裂

高温

冲击

交变

硬度

改进

小结

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特殊交变应力的两种类型： 特殊交变应力的两种类型： (1)对称循环交变应力 当r=-1的交变应力称为 对称循环交变应力。 对称循环交变应力。 =0的交变应力称为脉 (2)脉动循环交变应力 当r=0的交变应力称为脉 动循环交变应力。 动循环交变应力。

高温

冲击

交变

断裂

硬度

改进

小结

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应力循环中的最大值和最小值均为一固 定值，这一类应力统称为稳定 稳定的交变应 定值，这一类应力统称为稳定的交变应 力。 循环中的最大值和最小值，并不保持固 循环中的最大值和最小值， 定，这类交变应力统称为不稳定的交变 这类交变应力统称为不稳定 不稳定的交变 应力。 应力。 2.材料在交变应力作用下的破坏特点， 材料在交变应力作用下的破坏特点， 疲劳极限 特点： 特点： (1)抵抗断裂的极限应力低。 抵抗断裂的极限应力低。 (2)破坏有一个过程。 破坏有一个过程。 (3)材料的破坏呈脆性断裂。 材料的破坏呈脆性断裂。 以上破坏现象称为疲劳破坏

高温

冲击

交变

断裂

硬度

改进

小结

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当应力循环中的最大应力值低于某一极限值时， 当应力循环中的最大应力值低于某一极限值时，试件经无限多次 应力循环也不断裂，这一极限值叫做材料的疲劳极限 应力循环也不断裂，这一极限值叫做材料的疲劳极限

高温

冲击

交变

断裂

硬度

改进

小结

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根据构件使用寿命的要求， 根据构件使用寿命的要求，取在某一规定应力循环次数下材料所能承 受的最大应力值作为名义疲劳极限。 受的最大应力值作为名义疲劳极限。 名义疲劳极限

3.影响疲劳极限的主要因素： 影响疲劳极限的主要因素：(1)由构件外形引起的

应力集中的影响：Kσ、Kτ 由构件外形引起的应力集中的影响：Kτ Kσ

返回高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人

εσ ετ(2)构件尺寸大小的影响：εσ、ε τ )构件尺寸大小的影响： (3)表面加工的影响： β )表面加工的影响： (4)工作环境的影响 ) 疲劳极限应为： 疲劳极限应为： 对于弯曲和拉压

(σ 1 )构件 =对于扭转

εσ βKσ

σ 1

(τ 1 )构件 =

ετ βKτ

τ 1

4.热疲劳的概念 .构件因交变温度应力所引起 的疲劳破坏现象称为热疲劳。 的疲劳破坏现象称为热疲劳。高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结

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解:确定有关系数 有效应力集中系数Kσ :根据 有效应力集中系数K 查图得到 K σ = 1.95 尺寸系数

D 50 = = 1.25 d 40

, d = 40 = 0.05

r

2

σ b = 600MPa ,

查d = 400 mm, σ b = 500MPa → ε σ = 0.84 查d = 400 mm, σ b = 1200MPa → ε τ = 0.73ε σ = 0.73 +120 60 ( 0.84 0.73) = 0.82 120 50

对于 σ b = 600MPa 的车轴查Kσ

表面加工系数 计算疲劳极限高温 冲击

查φ 40, 6, σ b = 600MPa → β = 0.94(σ 1 ) 杆件 =交变

查εσ和β

εσ βKσ

σ 1 =

0.82 × 0.94 × 275 = 108MPa 1.95硬度 改进 小结 制作人

断裂

第四节 断裂韧性1.概述 概述 反映材料抵抗裂纹扩展能力的性能指 标称为断裂韧性。 标称为断裂韧性。 2.裂纹尖端应力强度因子 裂纹尖端应力强度因子 拉应力垂直于裂缝的裂纹称为张开型 裂纹或Ⅰ型裂纹。 型裂纹。KΙ 3θ θ θ cos 1 sin sin 2 2 2 2πr KΙ 3θ 式中 K I = σ πa θ θ cos 1 + sin sin σy = 2 2 2 2πr KΙ 3θ θ θ sin cos cos τχ =τ y = 2 2 2 2πr

σχ =

KΙ是反映裂纹尖端区应力强 弱程度的一个物理量， 弱程度的一个物理量，称为 应力强度因子。 应力强度因子。高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人

3.材料的断裂韧性 材料的断裂韧性 (1)断裂韧性的概念 ) 应力强度因子的临界值K 就是材料的断裂韧性 强度因子的临界值 断裂韧性。 应力强度因子的临界值 C就是材料的断裂韧性。 各点的应变均发生在平行于板的平面内， 各点的应变均发生在平行于板的平面内，这种情况称 为平面应变状态。 为平面应变状态。

高温

冲击

交变

板厚 断裂

硬度

改进

小结

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(2)平面应变断裂韧性的测试原理 ) 测试时注意： 测试时注意： (i)对试件尺寸要有一 ) 定要求,以 …… 此处隐藏：1500字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……