金属材料力学性能测试2弯曲.ppt
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1、模块一 金属材料力学性能检测技术,1.3 金属硬度试验,1.2 金属扭转及弯曲试验,1.1 拉伸试验,1.4 金属冲击韧性试验,概述,金属材料在外力作用下所表现出的诸如强度、塑性、弹性等等力学特性称为材料的力学性能,而衡量金属材料力学性能的指标统称为力学(机械)性能指标,这些指标是通过实验来确定的。本章就依据国家标准来讨论这些指标的意义及测定方法。,1.1 金属材料拉伸试验,拉伸实验室是测定材料力学性能的最常用的一种方法。,按国标GB639786金属材料试验试样规定,拉伸试样分为比例试样和定标距试样两种。,一、拉伸试样,其中 为试样标距,为试样横截面面积,比例系数,一般取5.65或11.3,前
2、者称短试样,后者称长试样。,1、比例计算,(1)比例计算的标距和横截面面积之间存在如下比例关系,即,1.1 金属材料拉伸试验,1.1 金属材料拉伸试验,(3)圆截面试样的形状如图所示,它分为三个部分。,工作部分长度,一般不小于。,(2)对于圆截面试样,短长比例试样的标距分别取 和。,1.1 金属材料拉伸试验,定标距试样的原始标距与横截面间无比例关系,一般 取,。,2、定标距试样,1.1 金属材料拉伸试验,通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定横截面的产品(型材、棒材、线材等)和铸造试样(铸铁和铸造非铁合金)可以不经机加工而进行试验。取样部位、取样方向和取样数量是对材料性能
3、试验结果影响较大的3个因素,被称为取样三要素。,3、取样与制样,1.1 金属材料拉伸试验,二、引伸计,引伸计是测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器,通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。传感器直接和被测构件接触。构件变形,传感器随着变形,并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息,放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器(或读数器)将放大后的信号直接显示或自动记录下来。,1.1 金属材料拉伸试验,图1 千分表原理图,图2 拉杆式引伸计,1.1 金属材料拉伸试验,图4 电容式引伸计,图6电阻式引伸计,1.1 金属材料拉伸试验,图5 电感式引伸计,1.1 金属材料拉伸试验,正应力:,切应力:
4、,应力=F/S 应变=L/L,=S/S,1.1 金属材料拉伸试验,由于 而A0 l 均为常量,故两图形形状相同。,二、拉伸图及应力应变图,下图为低碳钢的拉伸图和应力应变图。,1.1 金属材料拉伸试验,具有物理屈服现象的金属材料,其拉伸曲线的类型有如下一些情况:,1.1 金属材料拉伸试验,1.1 金属材料拉伸试验,3)屈服极限:,各项强度指标定义如下:,5)断裂强度:,2)弹性极限:,1)比例极限:,4)强度极限:,各应力指标的定义及测试方法:,图解法,的测试方法:,定义:应力与应变成直线关系的最大应力值。,1、比例极限,1.1 金属材料拉伸试验,1.1 金属材料拉伸试验,2、弹性极限,定义:材
5、料由弹性变形过渡到弹性-塑性变形的应力。,的测试方法:试样卸力后,残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。这种应力是在卸力后测定的。国家标准规定以残余伸长为0.01%的应力作为规定的弹性极限。,无特殊要求的情况下,一般只测量屈服点或下屈服点。,3)下屈服点:,2)上屈服点:,1)屈 服 点:,4.2 金属材料拉伸时的力学性能,3、屈服极限,1.1 金属材料拉伸试验,1.1 金属材料拉伸试验,3、屈服极限,对于没有屈服现象的材料,规定产生0.2%残余应变的应力作为屈服强度,以 表示测量方法与弹性极限相似。,1.1 金属材料拉伸试验,4、强度极限(抗拉强度),定义:曲线上最大应力为强度极限。标志
6、:出现颈缩现象。,1.1 金属材料拉伸试验,5、断裂强度,定义:试样拉断时的真实应力,表征材料对断裂 的抗力。,式中:试样断后标距长度(mm),材料的塑性指标及其测定,:试样原始标距长度。,1)定义:试样拉断后,其标距部分的伸长与原始标距的百分比。,1、断后伸长率,1.1 金属材料拉伸试验,2、移位法。,1、直测法。,2)的测定方法,1.1 金属材料拉伸试验,(1)直接法:,当试样拉断处到标距端点的距离均大于1/3L0时,直接测量标距两端点之间的距离Lk。,(2)移位法,如果试样拉断处到标距端点的距离小于1/3L0时,应按国家标准的规定采用断口移中的办法,计算Lk长度。试验前要在试件标距内等分
7、划十个格子。试验后,将试件对接在一起,从断口为起点O,在长段上取基本等于短段的格数得B点。计算Lk方法如下:,当断口非常靠近试件两端,而与其头部之距离等于或小于直径的两倍时,一般认为试验结果无效,需要重新试验。同一材料的试样长短不同,测得的断后伸长率略有不同。比例试样的尺寸越短,其断后伸长率越大。,3)试样尺寸对 的影响说明,对于塑性材料,断裂前变形集中在缩颈处,距离断口位置越远,变形越小。因此,断口在标距间的位置对延伸率 是有影响的。也就是说试样断裂后的塑性变形 可分为两部分:,1、颈缩出现前的均匀伸长。,2、颈缩出现后的局部伸长。,其中 与原始的标距长度 有关;与原始横截面面积 有关。,1
8、.1 金属材料拉试验,1)的定义:试样拉断后,颈缩处横截面面积的最大缩减量与原始横截面面积的百分比。,2、断后收缩率,2)的测定,为试样断裂后,颈缩处最细部分的横截面面积。,式中:为试样原始横截面面积;,1.1 金属材料拉伸试验,拉伸试验机,拉伸试验一般在液压式万能试验机或电子式万能试验机上进行。WE系列液压式万能材料试验机是一种适用性强、用途广的试验机,系列规格有l00KN、300KN、600KN、1000KN,当然也有特殊规格,目前为一般力学实验室普遍配套使用。,油压式拉伸试验机,传感器式拉伸试验机,高温拉伸试验机,1.1 金属材料拉伸试验,金属扭转试验的特点:,扭转试验是金属力学性能试验
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