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刘鸿文材料力学课件

刘鸿文材料力学课件
2022-03-2713:00:01小编：admin
刘鸿文材料力学课件铸铁比低碳钢脆性高。低碳钢的屈服强度高于铸铁。（铸铁很脆，几乎不存在屈服强度），但是铸铁的拉伸强度大于低碳钢，因为铸铁含碳量高于低碳钢。冲击强度低碳钢明显要优于铸铁。低碳钢由于含碳量低，它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的，拉伸开始时，低碳钢试棒受力大，先发生变形，随着变形的增大，受力逐渐减小，当试棒断开的瞬间，受力为“0”，其受力曲线是呈正弦波＞0的形状。铸铁由于轫性差，拉伸开始时，受力是逐步加大的，当达到并超过它的拉伸极限时，试棒断开，受力瞬间为“0”，其受力曲线是随受力时间延长，一条直线向斜上方发展，试棒断开，直线垂直向下归“0”。同样的道理：低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低，当对低碳钢试块进行压缩实验时，受力逐渐加大，试块随外力变形，当试块变形达到极限时，其受力也达到最大值，其受力曲线是一条向斜上方的直线。铸铁则不然，开始时与低碳钢受力情况基本相同，只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时，受力逐渐减小，直到试块在外力下被破坏（裂开），受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同。以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点。赞同4|评论低碳钢：低碳钢为塑性材料.开始时遵守胡克定律沿直线上升，比例极限以后变形加快，但无明显屈服阶段。相反地，图形逐渐向上弯曲。这是因为在过了比例极限后，随着塑性变形的迅速增长，而试件的横截面积逐渐增大，因而承受的载荷也随之增大。从实验我们知道，低碳钢试件可以被压成极簿的平板而一般不破坏。因此，其强度极限一般是不能确定的。我们只能确定的是压缩的屈服极限应力。2．铸铁：铸铁为脆性材料，其压缩图在开始时接近于直线，与纵轴之夹角很小，以后曲率逐渐增大，最后至破坏，因此只确定其强度极限。ζbc＝Fbc/S铸铁试件受压力作用而缩短，表明有很少的塑性变形的存在。当载荷达到最大值时，试件即破坏，并在其表面上出现了倾斜的裂缝（裂缝一般大致在与横截面成45°的平面上发生）铸铁受压后的破坏是突然发生的，这是脆性材料的特征。从试验结果与以前的拉伸试验结果作一比较，可以看出，铸铁承受压缩的能力远远大于承受拉伸的能力。抗压强度远远超过抗拉强度，这是脆性材料的一般属性。铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同,但是柔性铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢,其应力应变曲线.球墨铸铁从开始受力直至断裂,变形始终很小,既不存在屈服阶段,也无颈缩现象.断口垂直于试样轴线,这说明引起试样破坏的原因是最大拉应力.低碳钢试件在压缩过程中,在加载开始段,从应力应变曲线图可以看出,应力与应变成正比,即满足胡克定理.当载荷达到一定程度时,低碳钢试件发生明显的屈服现象.过了屈服阶段后,试件越压越扁,最终被压成腰鼓形,而不会发生断裂破坏.铸铁试件在压缩过程中,没有明显的线性阶段,也没有明显的屈服阶段.柔性铸铁的压缩强度极限约为拉伸强度极限的3-4倍.球墨铸铁试件断裂时,断口方向与试件轴线约成550.一般认为是切应力和摩擦力共同作用的结果.一、弹性阶段OB在这一阶段如果卸去“荷载”，变形即随之消失，也就是说，在“荷载”作用下所产生的变形是弹性的。弹性阶段所对应的最高应力称为弹性极限（elasticlimit），常以ζe表示。精密的量测表明，低碳钢在弹性阶段内工作时，只有当应力不超过另一个称为比例极限（proportionallimit）ζp的值时，应力与应变才呈线性关系（b中的斜直线OA），即材料才服从胡克定律，而有ζ=Eε。Q235钢的比例极限约为：ζp≈200MPa。弹性极限ζe与比例极限ζp虽然意义不同，但它们的数值非常接近，工程上通常不加区别。二、屈服阶段DC应力超过弹性极限后，材料便开始产生不能消除的永久变形（塑性变形），随后在ζ-ε图线上便呈现一条大体水平的锯齿形线段DC，即应力几乎保持不变而应变却大量增长，它标志着材料暂时失去了对变形的抵抗能力。这种现象称为屈服（yield）。材料在屈服阶段所产生的变形为不能消失的塑性变形。若试件表面非常光滑，屈服时可看到一系列迹线，它们是由于材料沿最大切应力面（与试件轴线成45°）发生滑移所致。这些迹线称为滑移线（slip-lines）。在屈服阶段里，应力ζ有幅度不大的波动。试验结果指出，很多因素对屈服应力的高限有影响，屈服应力的低限则较为稳定。通常将屈服应力的第一个低限取为材料的屈服极限（yieldlimit）ζs。对于Q235钢，ζs≈240MPa。值得注意的是，如图7-23b所示的ζ-ε曲线，无论纵坐标ζ=F/A，还是横坐标ε=Δl/l，都是名义值。因为到了屈服阶段，试件的横截面面积和标距均已发生较显著的改变，此时，仍用原面积A去求应力和用原标距l去求应变，所得结果显