材料力学性能第3章金属在冲击载荷下的力学性能

1、1,第3章 金属在冲击载荷下的力学性能,3.1 冲击载荷下金属变形和断裂的特点 3.2 冲击弯曲和冲击韧性 3.3 低温脆性及韧脆转变温度 3.4 影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素,2,冲击载荷与静载荷的主要区别：加载速度（幅度和频率）不同应变速率 = de/d e为真应变 静拉伸试验 = 10-510-2 s-1 冲击试验 =102104 s-1 一般， = 10-410-2 s-1，金属材料的力学性能无显著变化， 10-2 s-1 时，力学性能将显著变化。提高 将使金属材料的变脆倾向增大。,3,3.1 冲击载荷下金属变形和断裂的特点,一、冲击失效的特点 （1）与静载时相同，弹性变形塑性变形断。

2、第三章 金属在冲击载荷下的力学性能,前言： 冲击载荷静载荷的主要区别：加载速率不同。 形变速率（单位时间内的变形量）可间接地反映出加载速率的变化。 相对形变速率又称为应变率（单位时间内应变的变化量）。 许多机件在实际服役时受冲击载荷的作用（如汽车行驶通过道路上的凹坑、急刹车，飞机起飞和降落，金属压力加工（锻造等）。 实践表明：应变率在10-4 10-2S-1内，金属力学性能没有明显的变化，可按静载荷处理。当应变力大于10-2S-1时，金属力学性能将发生显著变化。为了评定金属材料传递冲击载荷的能力，揭示材料在冲击载荷作用下。

3、第三章其他静加载下的力学性能,3.2 扭转试验3.2.1 应力应变分析,切应力 切应变,在弹性变形范围内，材料力学给出了圆杆表面的切应力计算公式如下=M / W （3-1）,式中M为扭矩；W为截面系数。对于实心圆杆，Wd0316；对于空心圆杆,W=d03(1-d14/d04)16,其中d0为外径，d1为内径。因切应力作用而在圆杆表面产生的切应变为=tan=d0/2l0100 （3-2）式中为圆杆表面任一平行于轴线的直线因的作用而转动的角度,见图3-1(a)；为扭转角;l0为杆的长度。,3.2.2 扭转试验及测定的力学性能 扭转试验采用圆柱形(实心或空心)试件, 在扭转试验机上进行。扭转试件。

4、第三章 金属在冲击载荷下的力学性能,第一节 冲击载荷下金属变形和断裂的特点,一、冲击载荷的特点,1、加载速率高：应变率：102-104/s,2、具有能量特性,1、弹性行为不受影响：钢弹性变形速度4982m/S,二、冲击载荷作用下变形和断裂的特点,2、金属产生附加强化：派纳力,3、塑性变形难以充分进行。 (抑制易滑移、出现孪晶、点缺陷，变形不均匀),4、对断裂的影响,正断:,断裂应力变化不大,塑性随应变率增加而减小,切断:,塑性不变或增加,断裂应力随应变率增加而增加,aku akv,第二节 冲击弯曲和冲击韧性,一、 冲击韧性,冲击载荷作用下吸收塑性变形。

5、1,第三章 金属在冲击载荷下的力学性能,3.1 冲击载荷下金属变形和断裂的特点3.2 冲击弯曲和冲击韧性3.3 低温脆性及韧脆转变温度3.4 影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素,2,冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速度（幅度和频率）应变速率 =de/d e为真应变 静拉伸试验 =10-510-2 s-1 冲击试验 =102104 s-1 一般情况下 =10-410-2 s-1，可按静载荷处理。,3,3.1 冲击载荷下金属变形和断裂的特点,一、冲击失效的特点 （1）过程与静载荷下相同，弹性变形、塑性变形、断裂。 （2）吸收的冲击能测不准。 时间短；机件；与机件联接物体的刚度。 通常假。

6、材料性能学 1 一14 周材料性能学 第三章 金属在冲击载荷下的 力学性能材料性能学 许多机器零件在服役时往往受到冲击载荷的作用，如火箭的发射、 飞机的起飞和降落、汽车通过道路上的凹坑以及金属压力加工（铸造） 等，为了评定材料传递冲击载荷的能力,揭示材料在冲击载荷下的力 学行为，就需要进行相应的力学性能试验。 冲击载荷和静载荷的区别在于加载速率的不同 冲击载荷 静载荷 加载速率：载荷施加于试样或机件时的速率，用单位时间内应力增加 的数值表示。 形变速率：单位时间的变形量。加载速率提高，形变速率也增加。相 对形迹速率。

7、材料力学性能,武汉科技大学材料与冶金学院 吴志方 E-mail：wuzhifangwust.edu.cn Tel：63596309,3 金属在冲击载荷下的力学性能,材料的力学性能与本身的性质有关 韧性材料、脆性材料,韧、脆的相对性,韧脆影响因素 (1) 温度的影响(低温脆性) (2) 应力状态的影响(三向拉应力状态) (3) 变形速率的影响(冲击脆断),韧、脆性评价方法：材料的缺口冲击弯曲试验，材料的冲击韧性,材料低温脆性导致事故举例,(1) “泰坦尼克”号的沉默事故 (2) Liberty ship/Victory ship美国在Wold War II建造的约1万吨级的运输船(weld liberty ship 2711) (3) T-2 T。

8、江苏科技大学 材料科学与工程学院,第三章 金属在冲击载荷下的 力学性能,Titanic 号钢板和近代船用钢板的冲击试验结果,Titanic 含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。,3,第三章 金属在冲击载荷下的力学性能工程中，有许多机件是快速加载即冲击载荷及低温条件下工作的，如：汽车在凸凹不平的道路上行驶；飞机的起飞和降落；材料的压力加工等；其性能将与常温、静载的不同。冲击载荷与静载的主要差异：加载速率不同，加载速率是指载荷施加于试样或机件的速率，用单位时间内应力增加的数值表示。,4,因加载速率提高，形变速率也随之增。