1、O返回第一篇 力學基礎第一章第一章 剛體剛體受力分析受力分析第二章第二章 金屬力學性能金屬力學性能第三章第三章 受拉構件的強度計算受拉構件的強度計算與受剪切構建的使用計算與受剪切構建的使用計算第四章第四章 直梁的彎曲直梁的彎曲第五章第五章 圓軸的扭轉圓軸的扭轉O返回1 彈性體的變形與內力彈性體的變形與內力2 材料的力學性能材料的力學性能3 本章小結本章小結第二章 金屬的力學性能 O返回第一節 彈性體的變形與內力一、變形和內力一、變形和內力材料的變形通?？煞譃閮煞N：材料的變形通常可分為兩種：彈性變形彈性變形：載荷解除后變形隨之消失的變形。：載荷解除后變形隨之消失的變形。塑性變形塑性變形：載荷解除

2、后變形不能消失的變形。：載荷解除后變形不能消失的變形。 工程中的構件，在正常使用狀態下，一般不允許出工程中的構件，在正常使用狀態下，一般不允許出現塑性變形。材料力學研究的主要是現塑性變形。材料力學研究的主要是彈性變形。彈性變形。 內力：內力：物體因受外力而變形物體因受外力而變形(彈性彈性)，其內部各質點，其內部各質點(原原子子)之間因相對位置改變而引起的相互作用力之間因相對位置改變而引起的相互作用力(附加內力附加內力)O返回第一節 彈性體的變形與內力1）軸向拉伸或壓縮）軸向拉伸或壓縮2）剪切）剪切3）扭轉）扭轉4）彎曲）彎曲O返回第一節 彈性體的變形與內力 桿件在拉伸或壓縮時，其長度將發生改變

3、，若桿件桿件在拉伸或壓縮時，其長度將發生改變，若桿件原長為原長為l，受軸向拉伸后其長度變為，受軸向拉伸后其長度變為l1，ll1-l稱為稱為絕絕對伸長量對伸長量。 絕對伸長量只反映桿的總變形量，但不能說明桿的絕對伸長量只反映桿的總變形量，但不能說明桿的變形程度。變形程度。1. 絕對伸長量絕對伸長量l1dPPdl1lO返回第一節 彈性體的變形與內力2. 線應變線應變 當桿是當桿是均勻變形均勻變形的，可以用單位長度桿的伸長（或縮的，可以用單位長度桿的伸長（或縮短）值來度量桿的線變形程度。短）值來度量桿的線變形程度。ll線應變（相對伸長）線應變（相對伸長） 線應變是無因次量，桿受線應變是無因次量，桿受

4、拉伸拉伸伸長時規定為伸長時規定為正值正值，桿桿受壓受壓縮短時定為縮短時定為負值負值。 當桿當桿不均勻變形不均勻變形的，分為無數的，分為無數小段，并取極限：小段，并取極限：dxdxxxx0limxzxAByx+xABxO返回第一節 彈性體的變形與內力三、直桿受拉（受壓）時的內力三、直桿受拉（受壓）時的內力桿的變形：軸向伸長或縮短桿的變形：軸向伸長或縮短 軸向拉壓：軸向拉壓：直桿沿軸線受到一對大小相等方向相反的直桿沿軸線受到一對大小相等方向相反的力作用。力作用。軸力：軸力：直桿受拉（壓）時產生的內力直桿受拉（壓）時產生的內力1. 軸力軸力O返回第一節 彈性體的變形與內力2. 軸力的計算軸力的計算代

5、替：代替：任半個桿件作為研究對象任半個桿件作為研究對象PPmm棄、代棄、代平衡平衡PSPSX 00PSSPX 00假設截面假設截面 截開截開截面法求內力的基本步驟：截面法求內力的基本步驟： 截開：截開：將桿件沿假想的截面切開。將桿件沿假想的截面切開。平衡：平衡：對此半個桿件建立平衡方程，求未知內力。對此半個桿件建立平衡方程，求未知內力。O返回第一節 彈性體的變形與內力拉伸拉伸變形產生的軸力取變形產生的軸力取正正值（拉為正）值（拉為正）壓縮壓縮變形產生的軸力取變形產生的軸力取負負值（壓為負）值（壓為負）即即離開離開截面為截面為正正，指向指向截面為截面為負負。2. 軸力的計算軸力的計算截面法求軸力

6、法則：截面法求軸力法則： 受受軸向外力軸向外力作用的的直桿，其任意截面上的軸力，作用的的直桿，其任意截面上的軸力，在數值上等于該在數值上等于該截面一側截面一側（任意一側）（任意一側）所有軸向外力所有軸向外力的的代數和代數和。背向背向該截面的外力取該截面的外力取正值正值，指向指向該截面的外力該截面的外力取取負值負值。S 0SSS 0SSO返回第一節 彈性體的變形與內力PPQ解：作用在解：作用在m-m截面上的軸力截面上的軸力 Sm=P-F（右側）（右側） 或或Sm=P+Q（左側）（左側）例例1：求截面：求截面m-m上的軸力上的軸力軸力圖：軸力圖：表示軸力沿截面位置（桿長）變化的圖表示軸力沿截面位置

7、（桿長）變化的圖O返回第一節 彈性體的變形與內力解：解：ABCDPAPBPCPDOPPPPPSDCBA21例例2 圖示桿的圖示桿的A、B、C、D點分別作用著大小為點分別作用著大小為5P、8P、4P、P 的力，方向如圖，試畫出桿的軸力圖。的力，方向如圖，試畫出桿的軸力圖。AB段軸力段軸力PPPPSDCB32BC段軸力段軸力PPPSDC53CD段軸力段軸力PPSD4OA段軸力段軸力O返回第一節 彈性體的變形與內力四、受拉（受壓）直桿的應力四、受拉（受壓）直桿的應力1. 應力應力1）問題提出：）問題提出：PPPPv內力大小不能衡量構件強度的大小內力大小不能衡量構件強度的大小v強度取決于內力在截面分布

8、強度取決于內力在截面分布集度集度，即單位面積上的，即單位面積上的內力內力應力應力O返回第一節 彈性體的變形與內力 P AM 平均應力平均應力（內力在截面上均勻分布）（內力在截面上均勻分布） 全應力（總應力）：全應力（總應力）：APp APAPpAddlim02） 應力的表示應力的表示 工程構件，大多數情形下，工程構件，大多數情形下，內力并非均勻分布。內力并非均勻分布。應力單位：應力單位：Pa = N/m2 M Pa = 106 N/m2 ，工程上常用，工程上常用MPa O返回第一節 彈性體的變形與內力 內力在截面上未必均布，也未必與截面垂直，應力可內力在截面上未必均布，也未必與截面垂直，應力可

9、分解為：分解為： 全應力分解全應力分解pM q正應力正應力(Normal Stress) （法向應力）（法向應力）：垂直于截面的應垂直于截面的應力力q剪應力剪應力(Shear Stress)：沿截面切線方向的應力分量沿截面切線方向的應力分量 O返回第一節 彈性體的變形與內力2. 受拉直桿橫截面上的正應力受拉直桿橫截面上的正應力F F acbdacbd 沿中心軸線受拉（壓）直桿，其橫截面上的內力沿沿中心軸線受拉（壓）直桿，其橫截面上的內力沿截面均勻分布（橫截面上各點的內力相等），截面上各截面均勻分布（橫截面上各點的內力相等），截面上各點的應力相等：點的應力相等：ASS：軸力：軸力A：截面積：截面

10、積O返回第一節 彈性體的變形與內力f f20f f10f f302kN4kN6kN3kN113322例例 求各個截面應力求各個截面應力MPaAS9 .15)1020(4105233111kNS53261解：解：kNS1322kNS23MPaAS7 .12)1010(4101233222MPaAS8 . 2)1030(4102233333O返回第一節 彈性體的變形與內力3. 受拉直桿斜截面上的應力受拉直桿斜截面上的應力xPPmm 為了考察斜截面上的應力，仍然利用截面法，即假想地為了考察斜截面上的應力，仍然利用截面法，即假想地用截面用截面 m-m 將桿分成兩部分。并將右半部分去掉。將桿分成兩部分。

11、并將右半部分去掉。 該截面的外法線用該截面的外法線用 n 表示，表示， 法線與軸線的夾角為：法線與軸線的夾角為： 桿內各縱向纖維變形相同，斜截面應力桿內各縱向纖維變形相同，斜截面應力pa為均勻分布。為均勻分布。p設桿的橫截面面積為設桿的橫截面面積為A，A則斜截面面積為：則斜截面面積為：cosAA 軸力軸力ApPSacosAcosPAPp斜截面上與軸線平行的應力斜截面上與軸線平行的應力nO返回第一節 彈性體的變形與內力 軸向應力不垂直于斜截面，可分解為正應力（垂直于斜軸向應力不垂直于斜截面，可分解為正應力（垂直于斜截面）和剪應力（平行于斜截面）：截面）和剪應力（平行于斜截面）：coscosAPp

12、斜截面上的軸向應力斜截面上的軸向應力2coscos psinpsincos2sin2/ p 由上可知：受拉（壓）直桿內，最大正應力位于桿的由上可知：受拉（壓）直桿內，最大正應力位于桿的橫截面內；最大剪應力位于桿的橫截面內；最大剪應力位于桿的45和和135 斜截面內。斜截面內。O返回第一節 彈性體的變形與內力正應力和剪應力的效應：正應力和剪應力的效應：mkkmm mk kmkmkpF F mmkk 正應力正應力所起的作用是要把兩個相鄰截面所起的作用是要把兩個相鄰截面拉開拉開； 剪應力剪應力所起的作用是使兩個相鄰的斜截面有產生所起的作用是使兩個相鄰的斜截面有產生相對相對錯動錯動的趨勢。的趨勢。O返

13、回1 彈性體的變形與內力彈性體的變形與內力2 材料的力學性能材料的力學性能3 本章小結本章小結第二章 金屬的力學性能 O返回第二節 材料的力學性能 力學性能力學性能 材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力所表現材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力所表現的行為，包括變形和抗力，即在外力作用下不產生超過的行為，包括變形和抗力，即在外力作用下不產生超過允許的變形或不被破壞的能力。允許的變形或不被破壞的能力。 硬硬度度強強度度塑塑性性韌韌性性O返回第二節 材料的力學性能一、拉伸試驗一、拉伸試驗 試樣按試樣按標準制備標準制備，然后將試件裝在材料試驗機上，然后將試件裝在材料試驗機上，啟動加力機構，緩慢增

14、加拉力啟動加力機構，緩慢增加拉力P直至斷裂為止。直至斷裂為止。 在加力過程中隨時記錄載荷在加力過程中隨時記錄載荷P和相應的變形量和相應的變形量l的數的數值。同時還要注意觀察試件變形和破壞的現象。值。同時還要注意觀察試件變形和破壞的現象。l0=10d0l0= 5d0O返回第二節 材料的力學性能O返回第二節 材料的力學性能e=l/ls=p/Ao實驗結果如圖所示實驗結果如圖所示O返回第二節 材料的力學性能一、力學性能參數一、力學性能參數強度極限強度極限b屈服強度屈服強度s比例極限比例極限p彈性極限彈性極限eoabcdfPesbO返回第二節 材料的力學性能（1）彈性變形階段與胡克定律（）彈性變形階段與

15、胡克定律（Ob段段）oabPetanEE在彈性階段內，應力與應變成直線關系在彈性階段內，應力與應變成直線關系E為彈性模量，其單位和應力為彈性模量，其單位和應力相同，如何相同，如何理解彈性模量理解彈性模量？00PllEA (1)(2)(1)(2)式統稱為式統稱為虎克定律，虎克定律，該定律也可用于受壓桿件，但符號為負該定律也可用于受壓桿件，但符號為負O返回第二節 材料的力學性能橫向線應變：橫向線應變：dd1拉伸拉伸1ddddde為橫向線應變為橫向線應變研究表明在彈性階段桿件的橫向研究表明在彈性階段桿件的橫向應變應變e和軸向應變和軸向應變e之比的絕對之比的絕對值是一個常數值是一個常數，改值成為橫向變

16、形系數或者泊松比，改值成為橫向變形系數或者泊松比O返回第二節 材料的力學性能（2）屈服階段（）屈服階段（bc段段）在此階段，曲線上升坡度變緩，在在此階段，曲線上升坡度變緩，在C點附近，應力幾乎不變的點附近，應力幾乎不變的情況下，試件的應變量在增加，此時我們認為材料對外力情況下，試件的應變量在增加，此時我們認為材料對外力“屈服屈服”obcs屈服限屈服限ss，材料中一個很重要的，材料中一個很重要的強度指標，屈服限越高，材料強度指標，屈服限越高，材料抵抗發生塑性變形的能力就越抵抗發生塑性變形的能力就越強強低碳鋼低碳鋼Q235，意思就是屈服，意思就是屈服限限235Mpa，Q就是中文拼音的就是中文拼音的

17、“屈屈”材料中一個很重要的強材料中一個很重要的強度知道度知道O返回大家來填空 材料的屈服極限，是試件在拉伸過程中-時的名義應力，它體現的是材料-（方面的性能）O返回第二節 材料的力學性能cdb（3）強化階段）強化階段(ce段段)材料過了屈服限后，曲線又開始材料過了屈服限后，曲線又開始上升，大忙陡度變得十分平緩，這上升，大忙陡度變得十分平緩，這說明材料又具備較弱的抵抗形變說明材料又具備較弱的抵抗形變的能力，稱強化階段的能力，稱強化階段此階段的特點此階段的特點：（：（1）大比例的大比例的塑塑性變形性變形，少量的，少量的彈性變形彈性變形；（2）所加）所加拉力拉力和和名義名義應力達到應力達到最大值最大

18、值O返回第二節 材料的力學性能df（4）頸縮階段（）頸縮階段（ef段段）當載荷加到上述最大值后，我們會發現當載荷加到上述最大值后，我們會發現在試件的某個部位直接突然變細，出現在試件的某個部位直接突然變細，出現所謂的所謂的“頸縮頸縮”現象現象從材料開始出現頸縮是的從材料開始出現頸縮是的最高名義壓力為最高名義壓力為sb，其反應的是材料，其反應的是材料抵抗斷裂能力的大小抵抗斷裂能力的大小f點為斷裂點點為斷裂點O返回第二節 材料的力學性能（5）試件斷裂后的處理）試件斷裂后的處理試件斷裂后，將其對接起來測出其長度試件斷裂后，將其對接起來測出其長度l1，得出總伸長量，得出總伸長量為為l1-l0，則，則10

19、0llld稱做材料的稱做材料的延長率延長率，其值是評價，其值是評價材料塑性好壞材料塑性好壞的一個指標，的一個指標，為材料在斷裂前最大能夠經受的塑料變形量。為材料在斷裂前最大能夠經受的塑料變形量。材料的另一個材料的另一個評價塑性好壞評價塑性好壞的指標是的指標是y,見書上見書上O返回第二節 材料的力學性能4.試件中途卸載與重復拉伸試件中途卸載與重復拉伸試件在彈性極限前去除載荷，試件將恢復原狀。試件在彈性極限前去除載荷，試件將恢復原狀。 試件在強化階段后去除載荷，試件的塑性變形不能恢復，試件在強化階段后去除載荷，試件的塑性變形不能恢復，當再次當再次加載時比例極限提高但塑性加載時比例極限提高但塑性降低

20、。降低。 冷作硬化：冷作硬化：在常溫下將材料預先加載到強化階段然后卸載，當再在常溫下將材料預先加載到強化階段然后卸載，當再次加載時比例極限提高但塑性降低的現象。次加載時比例極限提高但塑性降低的現象。O應力應力-應變（應變（-）圖）圖ee1二次加載線二次加載線 工程上工程上常常利用冷作硬化提高構利用冷作硬化提高構件在彈性階段的承載能力，如起件在彈性階段的承載能力，如起重用的鋼索、建筑用的鋼筋采用重用的鋼索、建筑用的鋼筋采用冷拔工藝提高強度冷拔工藝提高強度。 零件在加工中產生的冷作硬化零件在加工中產生的冷作硬化稱為稱為冷加工硬化冷加工硬化。O返回第二節 材料的力學性能其它材料的拉伸曲線其它材料的拉

21、伸曲線 國標規定以產生國標規定以產生0.2%的塑性變形所對應的應力作為材料的屈服的塑性變形所對應的應力作為材料的屈服極限，極限，0.2用表示。用表示。（1）無屈服階段塑性材料）無屈服階段塑性材料 只有彈性和強化階段，沒有明顯的屈服階段，有良好只有彈性和強化階段，沒有明顯的屈服階段，有良好的塑性變形。的塑性變形。O-曲線曲線錳鋼錳鋼鎳鋼鎳鋼青銅青銅-曲線曲線O0.2O返回第二節 材料的力學性能 在整個拉伸過程中無明顯塑性變形，無屈服無頸縮，在整個拉伸過程中無明顯塑性變形，無屈服無頸縮，拉到一定程度即突然斷裂。拉斷時的應力稱為拉到一定程度即突然斷裂。拉斷時的應力稱為抗拉強度極抗拉強度極限限b 。

22、（2）脆性材料）脆性材料O-曲線曲線玻璃鋼玻璃鋼灰鑄鐵灰鑄鐵b是衡量脆性材料強度的唯一指標。是衡量脆性材料強度的唯一指標。脆性材料脆性材料b很低，所以不宜作承拉件。很低，所以不宜作承拉件。O返回第二節 材料的力學性能二、壓縮試驗二、壓縮試驗混凝土、石料、木材等非金屬材做成立方體?；炷?、石料、木材等非金屬材做成立方體。 金屬材料壓縮試件做成圓柱形，為避免壓彎，取金屬材料壓縮試件做成圓柱形，為避免壓彎，取h=(1.53)dO返回第二節 材料的力學性能1. 塑性材料塑性材料 屈服前應力屈服前應力-應變曲線與拉伸時重合（但越壓越扁，應變曲線與拉伸時重合（但越壓越扁，并不會壓潰，所以測不到強度極限）。

23、所以塑性材料一并不會壓潰，所以測不到強度極限）。所以塑性材料一般不作壓縮試驗。般不作壓縮試驗。 壓縮壓縮拉伸拉伸O返回第二節 材料的力學性能2. 塑性材料塑性材料 脆性材料在受壓縮時所顯示的力學性能的最大特點是抗壓強度限脆性材料在受壓縮時所顯示的力學性能的最大特點是抗壓強度限比抗拉強度限高出數倍比抗拉強度限高出數倍PP PP壓縮壓縮O返回第二節 材料的力學性能三、溫度對材料機械性能的影響三、溫度對材料機械性能的影響 1. 溫度對材料力學性能的影響（短時靜載） 短時、靜載：短時、靜載：試驗在試驗在短時間內完成，載荷逐短時間內完成，載荷逐漸增加。漸增加。 在在260以前隨溫度的以前隨溫度的升高，升

24、高， b反而增大，同時反而增大，同時 、 卻減小。但象低碳鋼這種卻減小。但象低碳鋼這種在在260以前的特征，并非以前的特征，并非所有的鋼材都具有。所有的鋼材都具有。 總趨勢：總趨勢：溫度升高，溫度升高，E、 s 、 b下降，下降， 、 增大。增大。E105 MPa2.52.01.51.00.5/MPabsp溫度對低碳鋼力學性能的影響溫度對低碳鋼力學性能的影響O返回第二節 材料的力學性能02 0 01 04 0 0 6 0 0 8 0 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 C/% /%0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0001 0 00 . 10 . 5 x

25、 1 052 0 03 0 04 0 05 0 01 . 0 x 1 051 . 5 x 1 052 . 0 x 1 052 . 5 x 1 050 . 20 . 30 . 40 . 5pebEbE C溫度對低碳鋼溫度對低碳鋼和和值的影響值的影響O返回第二節 材料的力學性能低溫對材料力學性能的影響：低溫對材料力學性能的影響： 碳鋼、低合金鋼：碳鋼、低合金鋼：強度（彈性、屈服極限等）提高，強度（彈性、屈服極限等）提高，脆性增加（延伸率脆性增加（延伸率），具有冷脆性（冷脆現象）。），具有冷脆性（冷脆現象）。不銹鋼、銅、鋁等無此現象不銹鋼、銅、鋁等無此現象 化工容器中凡是在化工容器中凡是在-20以下

26、操作的容器，且容器壁以下操作的容器，且容器壁應力又達到材料常溫屈服極限的應力又達到材料常溫屈服極限的1/6時，定為時，定為低溫壓力容低溫壓力容器器，其選材、設計、制造、檢驗等均有特殊要求。，其選材、設計、制造、檢驗等均有特殊要求。O返回第二節 材料的力學性能 2. 高溫對材料力學性能的影響（蠕變和應力松弛） 蠕變：蠕變：在高溫和長期靜載作用下，即使構件上的在高溫和長期靜載作用下，即使構件上的應力不變應力不變，塑性，塑性變變形形卻隨時間而緩慢卻隨時間而緩慢增加增加，直至破壞。，直至破壞。注意：應力沒增加，桿自己在變長注意：應力沒增加，桿自己在變長P經過較長經過較長時間后時間后P加靜載加靜載 1）

27、蠕變O返回第二節 材料的力學性能蠕變速度：蠕變速度：變形增長的速度叫蠕變速度。變形增長的速度叫蠕變速度。蠕變條件：蠕變條件：高溫；一定的應力。高溫；一定的應力。蠕變變形是不可恢復的塑性變形。蠕變變形是不可恢復的塑性變形。蠕變速率與應力和溫度成正比。蠕變速率與應力和溫度成正比。 蠕變極限蠕變極限n： 通常把在某一高溫下，為使試件在通常把在某一高溫下，為使試件在10萬小時萬小時內的內的塑塑性應變性應變值值不超過不超過1，允許試件能承受的，允許試件能承受的最高應力值最高應力值，稱為材料在該溫度、該蠕變速度條件下的稱為材料在該溫度、該蠕變速度條件下的蠕變極限蠕變極限。 O返回第二節 材料的力學性能 規

28、定：規定：化工設備設計壽命一般為十萬小時，所以用化工設備設計壽命一般為十萬小時，所以用試件在十萬小時斷裂時的應力作為持久強度。試件在十萬小時斷裂時的應力作為持久強度。 持久強度持久強度D ：在一定高溫下，在在一定高溫下，在規定時間內規定時間內t不發生不發生斷裂所允許的斷裂所允許的最高應力最高應力，稱為材料在該溫度下、該持續，稱為材料在該溫度下、該持續時間內的時間內的持久強度限持久強度限。 蠕變極限蠕變極限n和和持久強度持久強度D都是材料的高溫都是材料的高溫強度指標強度指標。O返回第二節 材料的力學性能2）應力松弛）應力松弛 應力松弛：應力松弛：在一定的在一定的高溫高溫下，構件上的總下，構件上的

29、總變形不變變形不變時，時，彈性變形會隨時間而轉變為塑性變形（原因為蠕變），從彈性變形會隨時間而轉變為塑性變形（原因為蠕變），從而使構件內的而使構件內的應力變小應力變小的現象。的現象。 實例：實例：高溫容器法蘭聯結螺栓松弛后使法蘭與墊片間高溫容器法蘭聯結螺栓松弛后使法蘭與墊片間壓緊力減小而發生泄漏（密封失效）；壓緊力減小而發生泄漏（密封失效）； 汽輪機轉子與軸之間的緊配合松脫。汽輪機轉子與軸之間的緊配合松脫。O返回第二節 材料的力學性能1. 應力集中應力集中 工程中的構件不都是等截面桿。如機械零件上常有溝工程中的構件不都是等截面桿。如機械零件上常有溝槽、螺紋、圓孔、鍵槽和臺階等，使構件截面發生突

30、變。槽、螺紋、圓孔、鍵槽和臺階等，使構件截面發生突變。受拉薄板的應力集中受拉薄板的應力集中 應力集中應力集中：由于截面突然變化而引起的應力局部增大：由于截面突然變化而引起的應力局部增大（遠高于平均應力）的現象。（遠高于平均應力）的現象。O返回第二節 材料的力學性能2. 缺口沖擊試驗缺口沖擊試驗 金屬的缺口沖擊試驗是將帶有缺口并具有標準尺寸的金屬的缺口沖擊試驗是將帶有缺口并具有標準尺寸的長方形試件放在擺錘式沖擊試驗機上，利用擺錘下落時的長方形試件放在擺錘式沖擊試驗機上，利用擺錘下落時的沖擊力，將試件從缺口處沖斷的一種試驗。沖擊力，將試件從缺口處沖斷的一種試驗。沖擊試驗機沖擊試驗機 沖擊功：沖擊功

31、：擺錘沖斷試件所消耗的功擺錘沖斷試件所消耗的功稱為沖擊功，用稱為沖擊功，用Ak表示。表示。 根據測得的沖擊功值根據測得的沖擊功值Ak可以判定材可以判定材料對缺口的敏感性。料對缺口的敏感性。O返回第二節 材料的力學性能 缺口的形狀：缺口的形狀：U形和形和V形形 由于由于U形缺口在反應材料的缺口效應（即缺口的存在對沖斷試樣的形缺口在反應材料的缺口效應（即缺口的存在對沖斷試樣的敏感性）上不如敏感性）上不如V形缺口，現在多用形缺口，現在多用V形缺口。形缺口。 用用V形缺口試件測得的沖擊功用形缺口試件測得的沖擊功用Akv表示，稱為夏比表示，稱為夏比V形缺口試樣沖形缺口試樣沖擊值。擊值。 沖擊韌性：沖擊韌

32、性：單位斷口截面的單位斷口截面的沖擊功沖擊功FAKVKV/F：試件缺口處的橫截面積：試件缺口處的橫截面積 沖擊韌性值的高低，決定于材料能否迅速發生塑性變沖擊韌性值的高低，決定于材料能否迅速發生塑性變形，吸收沖擊能量的能力。形，吸收沖擊能量的能力。O返回第二節 材料的力學性能沖擊韌性與塑性的區別：沖擊韌性與塑性的區別：塑性：塑性：金屬材料在斷裂前發生不可逆永久變形的能力。金屬材料在斷裂前發生不可逆永久變形的能力。 材料的沖擊韌性高，其塑性也高；材料的沖擊韌性高，其塑性也高； 材料塑性高，其沖擊韌性不一定高。材料塑性高，其沖擊韌性不一定高。 原因：靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷原因：靜載

33、荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷下不一定能迅速塑性變形，吸收沖擊功。下不一定能迅速塑性變形，吸收沖擊功。測定沖擊韌性值目的：測定沖擊韌性值目的：（1）說明材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。）說明材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。（2）確定脆性轉化溫度，防止材料在低溫下工作時出現）確定脆性轉化溫度，防止材料在低溫下工作時出現低應力脆性斷裂。低應力脆性斷裂。 冷脆現象冷脆現象：低溫下沖擊韌性降低的現象。低碳鋼和低：低溫下沖擊韌性降低的現象。低碳鋼和低合金鋼有此現象，不合金鋼有此現象，不 銹鋼、銅、鋁無此現象。銹鋼、銅、鋁無此現象。O返回第二節 材料的力學性能五、硬度試驗五、硬度試驗 硬度：硬度：金

34、屬材料表面抵抗其它硬物壓入的能力。金屬材料表面抵抗其它硬物壓入的能力。 硬度與耐磨性（精度保持性）及強度都有一定關系。硬度與耐磨性（精度保持性）及強度都有一定關系。一般硬度高材料強度也高，耐磨性較好。一般硬度高材料強度也高，耐磨性較好。常用的硬度有常用的硬度有布氏硬度布氏硬度和和洛氏硬度洛氏硬度O返回第二節 材料的力學性能 當當HBS450的較硬材料不能用布氏法測硬度，因作為的較硬材料不能用布氏法測硬度，因作為壓印頭的鋼球在測量時會變形，影響試驗結果。壓印頭的鋼球在測量時會變形，影響試驗結果。 布氏硬度適用：布氏硬度適用：未淬火鋼、有色金屬等未淬火鋼、有色金屬等，不宜于較薄零，不宜于較薄零件或

35、成品的硬度檢驗（壓力大）。件或成品的硬度檢驗（壓力大）。 材料越硬，壓痕越小，材料越硬，壓痕越小，HBS值越高值越高1. 布氏硬度（布氏硬度（HBS） 在在布氏硬度試驗機布氏硬度試驗機上，將一直徑為上，將一直徑為D的標準硬鋼球，以的標準硬鋼球，以規定載荷規定載荷（如（如3000Kgf）壓入試樣表面，保持）壓入試樣表面，保持一定時間一定時間（如（如10s），測出壓痕直徑），測出壓痕直徑d，則單位壓痕面積上的平均壓，則單位壓痕面積上的平均壓力即布氏硬度值：力即布氏硬度值： PDd)(2/22dDDDPHBSO返回第二節 材料的力學性能 洛氏硬度可用于硬度很高的材料，有三種：洛氏硬度可用于硬度很高的材料，有三種：HRA、HRB、HRC1）HRC 以以 120 金剛石圓錐為壓印頭，先加金剛石圓錐為壓印頭，先加10Kgf的初載荷，同時將機上刻度盤指針對準零點的初載荷，同時將機上刻度盤指針對準零點，然后再加，然后再加140 Kgf的主載荷，停留一定時間的主載荷，停留一定時間后卸載：后卸載：HRC=1