ASME标准讲解2材料力学性能和试验.ppt

4个涉及破坏的强度理论1（一）最大拉应力（第一强度）理论：认为构件的断裂是由最大拉应力引起的当最大拉应力达到单向拉伸时的强度极限时 ，构件就断了1、破坏判据：2、强度准则：3、适用范围：适用于破坏形式为脆断的构件 2（二）最大伸长线应变（第二强度）理论：最大伸长线应变（第二强度）理论：认为构件的断裂是由最大拉应变引起的当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的 极限应变时，构件就断了1、破坏判据：2、强度准则：3、适用范围：适用于破坏形式为脆断的构件 3（三）最大剪应力（第三强度）理论：认为构件的屈服是由最大剪应力引起的当最大剪应力达到单向拉伸试验的极限剪应力时，构件就破坏了1、破坏判据：3、适用范围：适用于破坏形式为屈服的构件 2、强度准则：4（四）形状改变比能（第四强度）理论：认为构件的屈服是由形状改变比能引起的当形状改变比能达到单向拉伸试验屈服时形状改变比能时，构件就破坏了1、破坏判据：2、强度准则3、适用范围：适用于破坏形式为屈服的构件 5强度理论的选用原则：依破坏形式而定强度理论的选用原则：依破坏形式而定1、脆性材料：一般使用第一或第二强度理论；4、简单变形时：一律用与其对应的强度准则。

如扭转，都用：2、塑性材料：一般使用第三或第四理论5、破坏形式还与温度、变形速度等有关！3、特殊：三向受拉三向受拉应力状态，用第一强度理论； 三向受压三向受压应力状态，用第三或第四强度理论；6三、材料的力学性能和试验材料的力学性能（机械性能）7ASME SA370-2001 •钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义•（与ASTM标准A370-96完全等同）•1. 材料的强度•取样方向8910各种类型锻件的取样部位1112抗拉强度13拉伸试验ASTM E814•（１）屈服点：当试件拉力在（１）屈服点：当试件拉力在 ＯＢＯＢ范围内时，如卸去拉力，试件能恢范围内时，如卸去拉力，试件能恢复原状，应力与应变的比值为常数，复原状，应力与应变的比值为常数，因此，该阶段被称为弹性阶段当因此，该阶段被称为弹性阶段当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段ＢＣ时，称屈服下限Ｃ阶段ＢＣ时，称屈服下限Ｃ下下所对应所对应的应力为屈服强度或屈服点，记做的应力为屈服强度或屈服点，记做σσs s设计时一般以设计时一般以σσs s作为强度取值作为强度取值的依据。

对屈服现象不明显的钢材，的依据对屈服现象不明显的钢材，规定以规定以0.20.2％残余变形时的应力％残余变形时的应力σσ0.20.2作为屈服强度作为屈服强度15•（２）抗拉强度：从图（２）抗拉强度：从图2 2－１中ＣＤ曲线逐－１中ＣＤ曲线逐步上升可以看出：试件在屈服阶段以后，步上升可以看出：试件在屈服阶段以后，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段对应于最高点Ｄ的应力称为抗强化阶段对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度，用拉强度，用σσb b表示• 设设计计中中抗抗拉拉强强度度虽虽然然不不能能利利用用，，但但屈屈强强比比σσs s／／σσb b有有一一定定意意义义屈屈强强比比愈愈小小，，反反映映钢钢材材受受力力超超过过屈屈服服点点工工作作时时的的可可靠靠性性愈愈大大，，因因而而结结构构的的安安全全性性愈愈高高但但屈屈强强比比太太小，则反映钢材不能有效地被利用小，则反映钢材不能有效地被利用16•(3) (3) 伸长率：图伸长率：图2 2－１中当曲线到达Ｄ－１中当曲线到达Ｄ点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生迅速增加，产生““颈缩现象颈缩现象””而断裂。

而断裂量出拉断后标距部分的长度量出拉断后标距部分的长度L Ll l，标距的，标距的伸长值与原始标距伸长值与原始标距L L0 0的百分率称为伸长的百分率称为伸长率即：• （（L1-LOL1-LO））• δ=—————×100% δ=—————×100%• L0 L017持久强度和蠕变强度18拉伸试验拉伸试验拉伸试验机拉伸试验机19液压式万能电子材料试验机20* 拉伸试样：长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0ASME：L0=4d0 d0L021力力——伸长曲线伸长曲线FesbkLFsFbO屈服屈服弹弹性性变变形形缩颈缩颈断裂断裂塑塑性性变变形形塑性变形塑性变形: :外力外力去除后不能消失去除后不能消失的变形的变形22弹性弹性( elasticity ):金属材料受外力作金属材料受外力作 用时产生变形用时产生变形,当外力去掉后能恢复当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能到原来形状及尺寸的性能弹性变形弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。

随载荷撤除而消失的变形 弹性极限弹性极限( elastic limit ): Fe 弹性极限载荷弹性极限载荷( N ) σe = ( M pa ) S0 试样原始横截面积试样原始横截面积( mm2)23拉拉伸伸试试样样的的颈颈缩缩现现象象24力力——伸长曲线伸长曲线FesbkLFsFbO屈服屈服弹弹性性变变形形缩颈缩颈断裂断裂塑塑性性变变形形25强度强度(strength): 材料在力的作用下抵抗材料在力的作用下抵抗 变形和破坏的能力变形和破坏的能力1)种类种类: 抗拉强度、抗拉强度、 抗压强度、抗压强度、 抗弯强抗弯强(2) 度度 、、 抗剪强度抗剪强度 、、 抗扭强度等抗扭强度等 (2)屈服强度屈服强度( yield strength): 屈服点屈服点 S Fs σs = —— ( M pa ) S0试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷( N )试样试样原始横截面积原始横截面积( mm2)26规定残余伸长应力： r0.2 =Fr0.2/S 0slF0.20.2%l0o27(3)抗拉强度抗拉强度( tensile strength ): 试样在断裂前所能承受的最大应力。

试样在断裂前所能承受的最大应力 F b 试样断裂前的最大载荷试样断裂前的最大载荷(N) σb = ( M pa ) S 0 试样原始横截面积试样原始横截面积( mm2)28 力 学 性 能强度硬度韧性断裂韧度疲劳主要指标：主要指标：塑性29塑性塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下是指材料在载荷作用下 产生塑性变形而不被破坏的能力产生塑性变形而不被破坏的能力1)断面收缩率断面收缩率(percentage reduction in area): 是指试样拉断处横截面积是指试样拉断处横截面积S 1 的收缩量与原始横截面积的收缩量与原始横截面积S0之比 S0 - S 1 ψ = × 100% S0 30(2)断后伸长率断后伸长率(延伸率延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量是指试样拉断后的标距伸长量L 1与与原始标距原始标距L 0之比。

之比 L 1– L 0 δ = × 100% L 0 δ < 2 ~ 5% 属脆性材科属脆性材科δ ≈ 5 ~ 10% 属属韧韧性材料性材料δ > 10% 属塑性材料属塑性材料31长试样：δ10 简写为简写为δ短试样：δ5 •同一种材料的δ5 >δ1032。