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1、 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 緒 論 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 工 程 材 料 及 其 類 別 機(jī) 械 工 程 材 料 本 課 程 的 目 的 本 課 程 的 主 要 內(nèi) 容 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 材 料 與 人 類 生 活 人 類 社 會(huì) 依 據(jù) 制 造 生 產(chǎn) 工 具 的 材 料 來 進(jìn) 行 歷 史 劃 分 舊 石 器 時(shí) 代 新 石 器 時(shí) 代 青 銅 器 時(shí) 代 鐵 器 時(shí) 代 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 舊 石 器 時(shí) 代 （ 250萬 年 前 ） 人

2、 類 在 地 球 上 出 現(xiàn) 之 后 ， 最 早 使 用 的 工 具 是 石 頭 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 新 石 器 時(shí) 代 （ 1萬 年 前 ） 原 始 社 會(huì) 末 期 ， 開 始 用 火 燒 制 陶 器 ， 發(fā) 展 成 陶 瓷 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 青 銅 器 時(shí) 代 （ 4000年 前 ） 奴 隸 社 會(huì) ， 青 銅 冶 煉 技 術(shù) 得 到 很 大 發(fā) 展 。 我 國 青 銅 冶 煉 始 于 夏 代 ， 商 周 時(shí) 代 ， 達(dá) 到 較 高 水 平 青 銅 （ 銅

3、錫 合 金 ） 人 類 發(fā) 明 的 第 一 種 合 金 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 鐵 器 時(shí) 代 （ 1400年 前 ， 春 秋 戰(zhàn) 國 ） 生 產(chǎn) 工 具 由 青 銅 器 過 渡 到 鐵 器 ， 其 重 大 發(fā) 展 對(duì) 社 會(huì)進(jìn) 步 起 了 巨 大 的 推 動(dòng) 作 用 。漢 代 “ 先 煉 鐵 后 煉 鋼 ” 技 術(shù) 居 世 界 領(lǐng) 先 地 位 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展 其 他 材 料 與 陶 瓷 材 料 和 金 屬 材 料 發(fā) 展 的 同 時(shí)天 然 高 分 子 材 料 棉 、

4、 麻 、 絲 綢 材 料功 能 材 料 磁 鐵 指 南 針 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展2. 材 料 科 學(xué) 發(fā) 展 與 現(xiàn) 代 文 明 的 聯(lián) 系 18世 紀(jì) 世 界 工 業(yè) 迅 速 發(fā) 展 ， 對(duì) 材 料 提 出 了 更 高 要 求 。 1863年 光 學(xué) 顯 微 鏡 ， 1912年 X射 線 衍 射 技 術(shù) 和 1932年電 子 顯 微 鏡 等 儀 器 出 現(xiàn) 金 屬 學(xué) 日 趨 完 善 ， 大 大 推 動(dòng) 了 金 屬 材 料 的 發(fā) 展 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展2. 材 料 科

5、學(xué) 發(fā) 展 與 現(xiàn) 代 文 明 的 聯(lián) 系 現(xiàn) 代 社 會(huì) 文 明 的 三 大 支 柱 ： 能 源 、 信 息 和 材 料 信 息 時(shí) 代 是 建 立 在 材 料 的 基 礎(chǔ) 上 硅 半 導(dǎo) 體 晶 體 管 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 磁 性 材 料 信 息 貯 存 激 光 材 料 +光 導(dǎo) 纖 維 信 息 傳 輸 信 息 網(wǎng) 絡(luò) 能 源 技 術(shù) 以 材 料 為 支 撐 再 生 能 源 、 核 能 、 燃 料 電 池 等 信 息 時(shí) 代 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展3. 現(xiàn) 代 材 料 學(xué) 現(xiàn) 代 材 料 學(xué) 是 以 金 屬 學(xué) 、 高 分

6、子 材 料 、 陶 瓷 材 料 為 基 礎(chǔ) ， 研 究 所 有 固 體 材 料 的 成 分 、 組 織 和 性 能 之 間 關(guān) 系 的 的 一 門 科 學(xué) 。 現(xiàn) 代 社 會(huì) 對(duì) 材 料 的 要 求 ： 具 有 高 性 能 或 具 有 特 殊 性 能 的 金 屬 、非 金 屬 及 復(fù) 合 材 料 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展信 息 社 會(huì) 的 材 料 產(chǎn) 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 及 材 料 發(fā) 展 趨 勢 ：從 工 業(yè) 社 會(huì) 向 信 息 社 會(huì) 過 渡 中 產(chǎn) 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 從 勞 動(dòng) 密 集 型 、 資 金 密 集 型 向 技 術(shù) 密 集 型 和

7、知 識(shí) 密集 型 發(fā) 展 勞 動(dòng) 對(duì) 象 的 結(jié) 構(gòu) 中 金 屬 材 料 比 重 下 降 、 而 無 機(jī) 非 金 屬 材 料 、有 機(jī) 合 成 材 料 的 比 重 越 來 越 大 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 一 、 材 料 科 學(xué) 與 社 會(huì) 發(fā) 展新 材 料 新 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 的 程 度 決 定 一 個(gè) 國 家 和 地 區(qū) 的經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展 水 平 。 硅 片 的 發(fā) 展 及 現(xiàn) 狀 集 成 度 越 來 越 高 直 徑 越 來 越 大 國 外 ： 16英 寸 以 上 中 國 ： 6-8英 寸 為 主 流 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 二 、 工 程 材 料 及 其

8、 類 別 工 程 材 料 的 含 義 ：工 程 材 料 是 以 用 于 工 程 結(jié) 構(gòu) 和 機(jī) 器 零 件 及 元 器 件 的 材 料 為 研 究對(duì) 象 。 主 要 包 括 ： 機(jī) 械 、 船 舶 、 化 工 、 建 筑 、 車 輛 、 儀 表 、 航空 航 天 等 工 程 領(lǐng) 域 中 用 于 制 造 工 程 構(gòu) 件 和 機(jī) 械 零 件 的 材 料 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 二 、 工 程 材 料 及 其 類 別2. 工 程 材 料 的 類 別 ：工 程 材 料 是 以 用 于 工 程 結(jié) 構(gòu) 和 機(jī) 器 零 件 及 元 器 件 的 材 料 為 研 究 對(duì) 象 。主 要 包 括

9、 ： 機(jī) 械 、 船 舶 、 化 工 、 建 筑 、 車 輛 、 儀 表 、 航 空 航 天 等 工 程領(lǐng) 域 中 用 于 制 造 工 程 構(gòu) 件 和 機(jī) 械 零 件 的 材 料 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 二 、 工 程 材 料 及 其 類 別2. 工 程 材 料 的 類 別 ： 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 二 、 工 程 材 料 及 其 類 別2. 工 程 材 料 的 性 能 ：使 用 性 能 ： 材 料 在 使 用 條 件 下 具 有 的 性 能（ 力 學(xué) 性 能 、 物 理 性 能 、 化 學(xué) 性 能 及 生 物 功 能 ）工 藝 性 能 ： 材 料 在 加 工

10、 過 程 中 下 具 有 的 性 能（ 且 削 加 工 性 能 、 鑄 造 性 能 、 壓 力 加 工 性 能 、 焊 接性 能 和 熱 處 理 性 能 等 ） 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 三 、 機(jī) 械 工 程 材 料1. 機(jī) 械 工 程 材 料 含 義 ：機(jī) 械 工 程 材 料 顧 名 思 義 就 機(jī) 械 工 程 中 應(yīng) 用 的 材 料 問 題 ， 應(yīng) 該 是 跨 越 機(jī)械 和 材 料 兩 個(gè) 學(xué) 科 ， 以 機(jī) 械 工 業(yè) 的 需 求 出 發(fā) ， 推 動(dòng) 材 料 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā)展 ， 同 時(shí) 材 料 科 學(xué) 的 新 進(jìn) 展 又 推 動(dòng) 了 機(jī) 械 工 程 技 術(shù) 的 革

11、 新 和 發(fā) 展 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 三 、 機(jī) 械 工 程 材 料2. 材 料 技 術(shù) 對(duì) 機(jī) 械 工 程 發(fā) 展 的 促 進(jìn) ： 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 四 、 課 程 的 目 的 隨 著 機(jī) 械 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 對(duì) 于 產(chǎn) 品 要 求 越 來 越 高 ， 無論 是 制 造 機(jī) 床 還 是 建 造 輪 船 、 石 油 化 工 設(shè) 備 、 都 要求 產(chǎn) 品 技 術(shù) 先 進(jìn) ， 質(zhì) 量 高 、 壽 命 長 、 造 價(jià) 低 。 因 此在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 和 制 造 過 程 中 ， 會(huì) 遇 到 越 來 越 多 的 材 料和 材 料 加 工 方 面 的 問

12、 題 。 這 就 要 求 機(jī) 械 工 程 技 術(shù) 人員 掌 握 必 要 的 材 料 科 學(xué) 和 材 料 工 程 知 識(shí) ， 具 備 準(zhǔn) 確的 選 擇 材 料 和 加 工 方 法 ， 合 理 安 排 加 工 工 藝 路 線 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 四 、 課 程 的 目 的機(jī) 械 制 造 與 材 料 ： 結(jié) 構(gòu) 性 能 加 工 工 藝u內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 ： 材 料 的 性 能 來 源 于 該 材 料 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) ， 這 是 對(duì)工 程 師 和 學(xué) 者 最 具 有 重 要 價(jià) 值 的 一 個(gè) 原 則 。u加 工 工 藝 與 性 能 ： 材 料 必 須 進(jìn) 行 加

13、工 ， 以 滿 足 工 程 師 對(duì) 所 設(shè) 計(jì) 產(chǎn)品 的 要 求 ， 目 的 是 要 了 解 結(jié) 構(gòu) 變 化 的 本 質(zhì) ， 以 便 于 制 定 適 當(dāng) 的 工 藝流 程 。u使 用 行 為 ： 在 材 料 的 選 用 中 ， 不 僅 要 考 慮 初 始 要 求 ， 而 且 要 考 慮使 那 些 材 料 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 變 化 ， 從 而 導(dǎo) 致 材 料 性 能 發(fā) 生 變 化 的 使 用條 件 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 四 、 課 程 的 目 的課 程 的 目 的 ：獲 得 有 關(guān) 工 程 結(jié) 構(gòu) 和 機(jī) 器 零 件 常 用 的 金 屬 材 料 ， 非 金 屬 材 料

14、 的 基 本理 論 知 識(shí) 和 性 能 特 點(diǎn) ， 并 初 步 具 備 根 據(jù) 零 件 工 作 條 件 和 失 效 方 式 ，合 理 選 材 與 使 用 材 料 ， 正 確 制 定 零 件 的 冷 、 熱 加 工 工 藝 路 線 的 能 力 。l 了 解 材 料 的 性 能 與 設(shè) 計(jì) 的 關(guān) 系l了 解 各 種 材 料 的 基 本 特 性 和 應(yīng) 用 范 圍 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 四 、 課 程 的 目 的 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 五 、 課 程 的 主 要 內(nèi) 容 機(jī) 械 零 件 的 失 效 形 式 ； 金 屬 材 料 的 基 本 知 識(shí) 、 熱 處 理 基

15、本 原 理 、 常 用 金 屬 材 料 的性 能 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 ； 非 金 屬 材 料 （ 高 分 子 材 料 、 陶 瓷 材 料 、 復(fù) 合 材 料 ） 和 功 能材 料 的 基 本 知 識(shí) 和 性 能 特 點(diǎn) 及 引 用 ； 材 料 改 性 新 技 術(shù) ； 機(jī) 械 零 （ 構(gòu) ） 件 設(shè) 計(jì) 、 選 材 的 基 本 方 法 及 工 程 材 料 在 典 型機(jī) 械 上 的 應(yīng) 用 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 主 要 參 考 文 獻(xiàn) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件

16、第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析失 效 的 基 本 概 念 1. 零 件 （ 構(gòu) 件 ） 的 功 能 ：（ 1） 在 一 定 的 載 荷 、 介 質(zhì) 、 溫 度 作 用 下 保 持 一 定 幾 何 形 狀 和 尺 寸 ；（ 2） 實(shí) 現(xiàn) 規(guī) 定 的 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) ；（ 3） 傳 遞 力 和 能 量 。2. 失 效 的 定 義 和 形 式 ：定 義 ： 零 件 失 去 設(shè) 計(jì) 所 要 求 的 效 能 即 為 失 效 。應(yīng) 用 前 、 應(yīng) 用 中 、 突 發(fā) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析

17、學(xué) 習(xí) 失 效 的 目 的 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 者 為 了 防 止 零 件 失 效 設(shè) 計(jì) 正 確 選 材 恰 當(dāng) 工 藝 合 理工 作 條 件 -對(duì) 材 料 的 性 能 要 求 正 確 選 材 制 定工 藝 路 線 確 定 失 效 的 抗 力 指 標(biāo) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析失 效 的 例 子 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析失 效 的 例 子 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分

18、析失 效 的 例 子 斷 裂 的 大 橋 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析失 效 的 原 因 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)多 方 面 因 素 材 料 選 擇加 工 制 造裝 配 調(diào) 整使 用 與 保 養(yǎng) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析失 效 的 本 質(zhì) 1. 失 效 的 本 質(zhì) ：外 界 載 荷 、 溫 度 、 介 質(zhì) 等 損 害 作 用 超 過 了 材 料 抵 抗 損 害 的 能 力 。2. 常 見 的 失 效 形 式 ：過 量 變 形 、 斷 裂 、 磨 損

19、和 腐 蝕 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析本 章 主 要 內(nèi) 容 過 量 變 形 斷 裂 疲 勞 斷 裂 磨 損 失 效 腐 蝕 失 效 蠕 變 變 形 和 斷 裂 失 效 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形變 形 ： 材 料 在 外 力 作 用 下 產(chǎn) 生 的 形 狀 或 尺 寸 的 變 化第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析外 力 去 除 變 形 恢 復(fù)？彈 性 變 形 ： 變 形 能 夠 恢 復(fù)塑 性 變 形 ： 變 形

20、 不 能 夠 恢 復(fù) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為由 APAN ll 曲 線 lP P P l 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳

21、鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為低 碳 鋼 拉 伸 試 驗(yàn) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為低 碳 鋼 拉 伸 試 驗(yàn) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效

22、 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為低 碳 鋼 拉 伸 時(shí) 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 曲 線 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為oa段 比 例 極 限 Pab段 彈 性 極 限 e（ 一 ） 四 個(gè) 階 段1、 彈 性 階 段 ab Ope s abc c d e f gd f1 bcc 應(yīng) 力 不 增 加 變 形 不 斷 增 加 稱 為屈

23、服 ， 該 段 的 最 低 應(yīng) 力 稱 為 屈 服 應(yīng)力 ， 在 材 料 屈 服 后 若 卸 載 出 現(xiàn) 不能 恢 復(fù) 的 變 形 成 為 塑 性 變 形 。s 2 、 屈 服 階 段cc 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為（ 一 ） 四 個(gè) 階 段3、 強(qiáng) 化 階 段 ce Ope s abc c d e f gd f1 b4、 局 部 變 形 階

24、 段 ef材 料 恢 復(fù) 抵 抗 變 形 的 能 力 稱為 強(qiáng) 化 強(qiáng) 度 極 限 b變 形 集 中 于 某 一 局 部 范 圍 頸 縮斷 裂 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1.低 碳 鋼 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為（ 一 ） 四 個(gè) 階 段低 碳 鋼 在 拉 伸 應(yīng) 力 作 用 下 的 變 形 過 程 分 為 ： 彈 性 變 形 、 屈 服 塑性 變 形 、 均 勻 塑 性 變 形 、

25、 不 均 勻 集 中 塑 性 變 形 四 個(gè) 階 段 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析低 碳 鋼 拉 伸 曲 線 的 4個(gè) 階 段 、 3個(gè) 特 征 點(diǎn)OB： 彈 性 階 段 （ 卸 載 可 逆 ） Pesb ABC C D EO A： 比 例 極 限 PB： 彈 性 極 限 eBC： 屈 服 階 段（ 出 現(xiàn) 塑 性 變 形 ）（ 兩 者 很 接 近 ） =E =EE=tan C： 屈

26、 服 極 限 s 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形 CD:強(qiáng) 化 階 段D： 強(qiáng) 度 極 限 b DE： 縮 頸 階 段（ 局 部 收 縮 階 段 ） 0p et e:彈 性 應(yīng) 變 ， p:塑 性 應(yīng) 變 （ 不 可 逆 的 殘 余 應(yīng) 變 ） Pesb ABC C D EO =E 屈 服 極 限 提 高 ：冷 作 硬 化， 在 CD段 內(nèi) 卸 載 曲 線 為 彈 性 直 線E： 斷 裂 點(diǎn) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形一 . 工 程 材 料 在 靜 拉

27、 伸 時(shí) 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 其 他 類 型 材 料 的 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 行 為彈 性 變 形 、塑 性 變 形彈 性 變 形 非 線 性 彈性 變 形 1純 金 屬（ Al、 Cu、 Ag等 ）2脆 性 材 料（ 陶 瓷 、 白 口 鑄 鐵 、 淬 火 高 碳 鋼 ）3高 彈 性 材 料（ 橡 膠 ） 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 其 他 類 型 材 料 的 應(yīng) 力 -應(yīng)

28、 變 行 為123 4 10 20 30(%)0100200300400500600700800900 (MPa) 1、 錳 鋼 2、 硬 鋁 3、 退 火 球 墨 鑄 鐵 4、 低 碳 鋼特 點(diǎn) ： d 較 大 ， 為 塑 性 材 料 。 無 明 顯 屈 服 階 段 。 O A0.2%S2.0p無 明 顯 屈 服 階 段 的 ， 規(guī) 定 以 塑 性 應(yīng) 變 =0.2%所 對(duì) 應(yīng) 的 應(yīng) 力 作 為 名 義 屈 服 極 限 ， 記 作 p 2.0p 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī)

29、 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 剛 度 和 強(qiáng) 度 指 標(biāo) 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo) 硬 度 指 標(biāo) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1. 剛 度 和 強(qiáng) 度 指 標(biāo)（ 1） 剛 度定 義 ： 剛 度 是 指 零 （ 構(gòu) ） 件 在 受 力 時(shí) 抵 抗 彈 性 變 形 的 能 力 等 于 材 料 彈 性 模 量 與 零 （ 構(gòu) ） 件 截 面 積 的 乘 積 。單 向 拉 伸 時(shí) ： F AE 即 FEA

30、純 剪 切 時(shí) ： F AG 即 FGA EA（ 或 GA） 為 零 件 的 剛 度 ， 代 表 產(chǎn) 生 單 位 彈 性 變 形 所 需 載 荷 的 大 小 。彈 性 模 量 E(或 切 變 模 量 G)是 表 征 材 料 剛 度 的 性 能 指 標(biāo) (why) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1. 剛 度 和 強(qiáng) 度 指 標(biāo)（ 2） 強(qiáng) 度定 義 ： 強(qiáng) 度 是 指 材 料 抵 抗 變 形 或 斷 裂 的 能 力 機(jī) 械 工 程

31、 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析1. 剛 度 和 強(qiáng) 度 指 標(biāo)（ 2） 強(qiáng) 度 是 材 料 應(yīng) 力 和 應(yīng) 變 成 正 比 的 最 大 應(yīng) 力是 不 產(chǎn) 生 塑 性 變 形 的 最 大 應(yīng) 力是 材 料 開 始 產(chǎn) 生 塑 性 變 形 的 應(yīng) 力 是 材 料 產(chǎn) 生 最 大 均 勻 塑 性 變 形 的 應(yīng) 力是 材 料 發(fā) 生 斷 裂 的 應(yīng) 力 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變

32、 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 1） 彈 性 ： 指 材 料 彈 性 變 形 的 大 小 。彈 性 能 為 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 曲 線 下 面 彈 性 變 形 部 分 所 包 圍 的 面 積 。通 常 用 彈 性 變 形 時(shí) 的 吸 收 能 u 來 表 示 。 材 料 的 彈 性 極 限 越 高 ， 彈 性 模 量 E越 低 ， 彈 性 能 越 大 ， 材料 的 彈 性 越 好 。彈 性 指 標(biāo) 彈 性 能 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的

33、 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 2） 塑 性 ： 指 材 料 斷 裂 前 發(fā) 生 塑 性 變 形 的 能 力 。 、 越 大 ， 材 料 的 塑 性 越 好 。通 常 用 斷 后 伸 長 率 和 斷 面 收 縮 率 來 衡 量 。伸 長 率塑 性 指 標(biāo) 伸 長 率 和 斷 面 收 縮 率 1 00 100%L LLd 0 10 100%A AA 斷 面 收 縮 率 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜

34、載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 金 屬 拉 伸 試 驗(yàn) 方 法 （ GB228 2002)LL=10d L=5d對(duì) 圓 截 面 試 樣 ：對(duì) 矩 形 截 面 試 樣 ： AL 3.11 AL 65.5 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件

35、 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 3） 硬 度 ： 表 征 材 料 軟 硬 程 度 的 一 種 性 能 。物 理 意 義 由 試 驗(yàn) 方 法 決 定 。莫 氏 硬 度 表 示 礦 物 硬 度 的 一 種 標(biāo) 準(zhǔn) 。 應(yīng) 用 劃 痕 法 將 棱 錐 形 金 剛 鉆 針 刻 劃 所 試 礦 物 的 表 面 而 發(fā) 生 劃 痕 用 測 得 的 劃 痕 的 深 度 分 十 級(jí) 來 表 示 硬 度 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常

36、 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)莫 氏 硬 度 表 示 礦 物 硬 度 的 一 種 標(biāo) 準(zhǔn) 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)肖 氏 硬 度 彈 性 回 跳 法 硬 度 值 表 征 材 料 彈 性 功 的 大 小 。 應(yīng) 用 彈 性 回 跳 法 將 撞 銷 從 一

37、定 高 度 落 到 所 試 材 料 的 表 面 上 而 發(fā) 生 回 跳 。 撞 銷 是 一 只 具 有 尖 端 的 小 錐 ， 尖 端 上 常 鑲 有 金 剛 鉆 。 用 測 得的 撞 銷 回 跳 的 高 度 來 表 示 硬 度 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)壓 入 法 硬 度 值 表 征 材 料 的 塑 性 變 形 抗 力 及 應(yīng) 變 硬 化 能 力（ 3） 硬 度 ： 表 征 材 料 軟

38、硬 程 度 的 一 種 性 能 。工 業(yè) 中 應(yīng) 用 最 廣 泛 以 硬 質(zhì) 合 金 或 金 剛 石 錐 體 為 壓 頭布 氏 硬 度 、 洛 氏 硬 度 、 維 氏 硬 度 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 3） 硬 度 ： 表 征 材 料 軟 硬 程 度 的 一 種 性 能 。布 氏 硬 度 HBW P 2 22 2( )( )21(1 1 sin )2 2P PHB DF D D dPD 壓

39、材 料 為 淬 火 鋼 和 硬 質(zhì) 合 金 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 3） 硬 度 ： 表 征 材 料 軟 硬 程 度 的 一 種 性 能 。洛 氏 硬 度 HRC( )100 0.002( )t mmHRC mm 常 用 洛 氏 硬 度 為 C級(jí) ， 用 150kgf的 載 荷 將 一 個(gè) 120 圓 錐 形 金 剛 石 壓 頭壓 入 金 屬 表 面 A級(jí) 載 荷 為 60kgf, B級(jí)

40、 為 100kgf 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形二 . 靜 載 性 能 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析2. 彈 性 和 塑 性 指 標(biāo)（ 3） 硬 度 ： 表 征 材 料 軟 硬 程 度 的 一 種 性 能 。維 氏 硬 度 HV 22 136sin 2PHV d 以 一 定 大 小 的 載 荷 P,將 一 個(gè) 金 剛 石 四 棱 錐壓 入 金 屬 表 面 ， 單 位 壓 痕 面 積 上 的 載 荷 即為 金 屬 的 維 氏 硬 度 ， 單 位 kgf/mm 機(jī) 械 工 程 材

41、料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形三 . 過 量 變 形 失 效 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析概 念 ： 由 于 彈 性 或 塑 性 變 形 超 過 了 允 許 量 而 導(dǎo) 致 零 （ 構(gòu) ） 件 失 效1. 過 量 彈 性 變 形 及 其 抗 力 指 標(biāo)鏜 床 鏜 桿 被 加 工 零件 的 精 度 較 小 彈 性 變 形 本 身 由 于剛 度 不 足 過 量 彈 性 變 形鏜 出 的 孔 偏 小 、 錐 度 ， 影 響 加 工 精 度 、 廢 品齒 輪 軸 過 量 變 形 加 速 齒 輪 磨 損 ， 增 加

42、噪 聲 彈 簧 過 量 變 形 不 能 達(dá) 到 承 載 能 力 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形三 . 過 量 變 形 失 效 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析概 念 ： 由 于 彈 性 或 塑 性 變 形 超 過 了 允 許 量 而 導(dǎo) 致 零 （ 構(gòu) ） 件 失 效1. 過 量 彈 性 變 形 及 其 抗 力 指 標(biāo)剛 度 ： 零 構(gòu) 件 受 力 時(shí) 抵 抗 彈 性 變 形 的 能 力 。（ 一 ） 零 構(gòu) 件 過 量 彈 性 變 形 的 條 件 拉 壓 條 件 下 ： 彎 曲 條 件 下

43、 ：Fll EA 334l Fl Et 扭 轉(zhuǎn) 條 件 下 ： npMGI 許 可 彈 性 變 形 量 ， 扭 轉(zhuǎn) 角 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形三 . 過 量 變 形 失 效 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析概 念 ： 由 于 彈 性 或 塑 性 變 形 超 過 了 允 許 量 而 導(dǎo) 致 零 （ 構(gòu) ） 件 失 效1. 過 量 彈 性 變 形 及 其 抗 力 指 標(biāo)（ 二 ） 過 量 彈 性 變 形 的 原 因零 構(gòu) 件 的 剛 度 不 夠（ 三 ） 抗 力 指 標(biāo)彈 性 模 量 E

44、 或 切 變 模 G（ 三 ） 不 同 材 料 的 彈 性 模 量 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形三 . 過 量 變 形 失 效 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析概 念 ： 由 于 彈 性 或 塑 性 變 形 超 過 了 允 許 量 而 導(dǎo) 致 零 （ 構(gòu) ） 件 失 效1. 過 量 彈 性 變 形 及 其 抗 力 指 標(biāo)彈 性 模 量 E 或 切 變 模 G,主 要 取 決 于 材 料 中 原 子 本 性 和 原 子 間 結(jié) 合 力 。熔 點(diǎn) 越 高 ， 彈 性 模 量 也 越 高 ， 隨

45、 溫 度 升 高 而 降 低 。金 屬 材 料 的 E取 決 于 基 體 金 屬 的 性 質(zhì) ， 不 能 通 過 合 金 化 、 熱 處 理 、 冷 變形 等 方 法 使 之 改 變 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形三 . 過 量 變 形 失 效 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析概 念 ： 由 于 彈 性 或 塑 性 變 形 超 過 了 允 許 量 而 導(dǎo) 致 零 （ 構(gòu) ） 件 失 效2. 過 量 塑 性 變 形 及 其 抗 力 指 標(biāo) 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié)

46、零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形總 結(jié) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 一 節(jié) 零 件 在 常 溫 靜 載 下 的 過 量 變 形應(yīng) 用 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析斷 裂 ： 材 料 在 應(yīng) 力 作 用 下 分 為 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的

47、 部 分 現(xiàn) 象 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析宏 觀 變 形 量的 大 小 韌 性 斷 裂脆 性 斷 裂 斷 裂 前 發(fā) 生 明 顯 的 宏 觀 塑 形 變 形斷 裂 前 不 發(fā) 生 塑 形 變 形斷 裂 前 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的

48、失 效 分 析韌 性 斷 裂 脆 性 斷 裂脆 性 斷 裂 沒 有 明 顯 征 兆 ，危 害 性 極 大 。斷 裂 前 發(fā) 生 明 顯 塑 性 變 形 ， 警 告人 們 注 意 ， 不 會(huì) 造 成 嚴(yán) 重 事 故兩 種 斷 裂 的 危 害 性 對(duì) 比 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂 脆 性 斷 裂斷 裂 后 斷 口 齊 平 ， 由 無 數(shù)的 小 平 面 組 成足 夠 的 伸 長 量 才 斷 裂 ，

49、 斷 口 為杯 形 ， 呈 暗 灰 色 纖 維 狀 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂 脆 性 斷 裂裂 紋 源 或 微 裂 紋 逐 漸 擴(kuò) 展到 一 臨 界 長 度 的 過 時(shí) ， 立刻 發(fā) 生 斷 裂 1. 材 料 在 外 力 下 的 微 裂 紋2. 原 有 的 內(nèi) 部 缺 陷 （ 微 裂紋 、 空 孔 、 雜 質(zhì) 等 ）裂 紋 源 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜

50、 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂脆 性 斷 裂 裂 紋 萌 生 和 裂 紋 擴(kuò) 展 的 過 程裂 紋 亞 穩(wěn) 擴(kuò) 展 階 段 ： 裂 紋 自 形 成 到 擴(kuò) 展 至 臨 界 擴(kuò) 展 階 段特 點(diǎn) ： 裂 紋 擴(kuò) 展 阻 力 大 ， 擴(kuò) 展 速 度 較 慢失 穩(wěn) 擴(kuò) 展 階 段 ： 裂 紋 達(dá) 到 臨 界 長 度 后 的 擴(kuò) 展 階 段 特 點(diǎn) ： 裂 紋 擴(kuò) 展 阻 力 小 ， 擴(kuò) 展 速 度 快 ， 可 達(dá) 聲 音 在 該 材 料 中 的 傳 播 速 度 機(jī)

51、械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂脆 性 斷 裂 裂 紋 萌 生 和 裂 紋 擴(kuò) 展 的 過 程裂 紋 亞 穩(wěn) 擴(kuò) 展 階 段 ： 裂 紋 自 形 成 到 擴(kuò) 展 至 臨 界 擴(kuò) 展 階 段特 點(diǎn) ： 裂 紋 擴(kuò) 展 阻 力 大 ， 擴(kuò) 展 速 度 較 慢失 穩(wěn) 擴(kuò) 展 階 段 ： 裂 紋 達(dá) 到 臨 界 長 度 后 的 擴(kuò) 展 階 段 特 點(diǎn) ： 裂 紋 擴(kuò) 展 阻 力 小 ， 擴(kuò) 展 速 度 快 ，

52、可 達(dá) 聲 音 在 該 材 料 中 的 傳 播 速 度 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂 脆 性 斷 裂裂 紋 形 成 后 經(jīng) 歷 很 長 的 裂 紋 亞 穩(wěn)擴(kuò) 展 階 段 ， 裂 紋 擴(kuò) 展 與 塑 性 變 形同 時(shí) 進(jìn) 行 ， 變 形 停 止 ， 裂 紋 也 停止 擴(kuò) 展 ， 只 有 在 增 加 外 力 使 變 形繼 續(xù) 時(shí) ， 裂 紋 才 相 應(yīng) 的 擴(kuò) 展 。外 力 不 斷 增 加 ， 塑

53、性 變 形 不 斷 進(jìn) 行 ， 裂 紋 不 斷 擴(kuò) 展 ， 直 到 達(dá) 到 臨界 裂 紋 長 度 。 最 后 失 穩(wěn) 擴(kuò) 展 而 瞬時(shí) 斷 裂 裂 紋 形 成 后 很 快 達(dá) 到 臨 界 長 度 ，不 經(jīng) 歷 裂 紋 亞 擴(kuò) 展 階 段 就 進(jìn) 入 裂紋 失 穩(wěn) 擴(kuò) 展 階 段 ， 裂 紋 擴(kuò) 展 速 度快 。韌 性 斷 裂 前 有 明 顯 的 塑 性變 形 脆 性 斷 裂 前 無 明 顯 塑 性 變形 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件

54、 ） 的 失 效 分 析韌 性 斷 裂 脆 性 斷 裂 韌 窩 齊 整 表 面 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂一 、 韌 斷 和 脆 斷 的 基 本 概 念第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析韌 性 ： 材 料 在 塑 性 變 形 和 斷 裂 過 程 中 吸 收 能 量 的 能 力 ， 是 材料 輕 度 和 塑 性 的 綜 合 表 現(xiàn) 。評(píng) 定 材 料 韌 性 的 力 學(xué) 性 能 是 ： 沖 擊 韌 性 和 斷 裂 韌 性 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載

55、 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂二 、 沖 擊 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析沖 擊 載 荷 與 靜 載 荷 的 主 要 區(qū) 別 ：在 加 載 速 率 不 同 ， 前 者 加 載 速 率 高 ， 后 者 加 載 速 率 低 。應(yīng) 變 速 率 增 加 ， 使 材 料 變 脆 傾 向 增 大 。沖 擊 韌 性 ： 用 來 評(píng) 定 材 料 在 沖 擊 載 荷 下 的 脆 斷 傾 向 。沖 擊 韌 性 ： 用 指 材 料 在 沖 擊 載 荷 作 用 下 吸 收 塑 性 變 形 功 和斷 裂 功 的 能 力 。 用 標(biāo) 準(zhǔn) 試 樣 的

56、沖 擊 吸 收 功 A k表 示 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂二 、 沖 擊 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析沖 擊 韌 性 試 驗(yàn) ： 基 本 原 理 ：用 一 定 質(zhì) 量 的 物 體 以 一 定 的 速 度 沖擊 一 定 形 狀 的 試 樣 ， 測 量 斷 裂 試 樣需 要 的 能 量 ， 以 此 能 量 值 表 示 該 材料 的 沖 擊 韌 性 。勢 能 1 2kA GH GH 擺 錘 的 運(yùn) 動(dòng) 速 率 為 5m/s,試 樣 的應(yīng) 變 速 率 約

57、 為 310 /s 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂二 、 沖 擊 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析沖 擊 韌 度 ：衡 量 材 料 沖 擊 韌 性 的 力 學(xué) 性 能 指 標(biāo)|k KA a k k ka A F 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂三 、 斷 裂 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析針 對(duì) 防 止 脆 性 斷 裂 ：傳

58、統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 要 求 ： s k 1.要 求 零 件 的 工 作 應(yīng) 力2.要 求 材 料 有 足 夠 的 塑 性 、 和 韌 性不 可 能 可 靠 地 保 證 零 件 不 發(fā) 生 低 應(yīng) 力 脆 斷 。 原 因 ： 沒 考 慮 一 般 材 料 中 都 存 在 著 微 小 的 宏 觀 裂 紋 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂三 、 斷 裂 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析斷 裂 力 學(xué) 的 發(fā) 展 ：提 出 評(píng) 定 材 料 抵 抗 脆 性 斷 裂

59、的 力 學(xué) 性 能 指 標(biāo) ： 斷 裂 韌 度 ICK 度 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂三 、 斷 裂 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析斷 裂 韌 度 ： 材 料 的 固 有 特 性 ， 基 本 力 學(xué) 常 數(shù) ， 對(duì) 成 分 、 組 織 敏感 ， 可 以 通 過 合 金 化 、 熱 處 理 來 改 變 。ICK 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂三 、 斷 裂 韌 性 及 衡 量 指 標(biāo)

60、 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析斷 裂 力 學(xué) 的 發(fā) 展 ：提 出 評(píng) 定 材 料 抵 抗 脆 性 斷 裂 的 力 學(xué) 性 能 指 標(biāo) ： 斷 裂 韌 度 ICK可 控 三 參 數(shù)換 算 臨 界 條 件 工 作 應(yīng) 力 實(shí) 際 裂 紋 半長 度是 否 安 全 安 全 可 靠 安 全 可 靠 安 全 可 靠IcK c ca1 2IcK Y a 1 2ICc KYa 2c ICa K Yc I IcK K ca a 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一

61、 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析脆 性 斷 裂 韌 性 斷 裂一 定 條 件決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ： 加 載 方 式 和 材 料 本 質(zhì) ： 溫 度 和 加 載 速 度 應(yīng) 力 集 中 零 件 尺 寸 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ：1. 加 載 方 式 和 材 料 本 質(zhì) ：x yz xyxz xx yyyzy

62、xzyzzzx x y xy yx yx y xxy xy yx yx y x n 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 以 主 平 面 為 單 元 體 的 各 面 則 稱 為 主 單 元 體xy xyy x 1P2P 從 變 形 體 內(nèi) 任 意 點(diǎn) 取 出 的 單 元 體 稱 為 原 始 單 元 體主 單 元 體 的 各 表 面 上 只有 正 應(yīng) 力 ， 沒 有 切 應(yīng) 力對(duì) 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， z平面 也 為 一 個(gè) 主 平 面 ，其 上 的 主 應(yīng) 力 為 零 。按 代 數(shù) 值 大 小 排 列 為 分 別 稱 為 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜

63、載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ：1. 加 載 方 式 和 材 料 本 質(zhì) ：最 大 切 應(yīng) 力 ：最 大 正 應(yīng) 力 ： max 1 3 2 max 1 1 3 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ：2. 溫 度 和

64、 加 載 速 度 ：屈 服 強(qiáng) 度 ：正 斷 強(qiáng) 度 ： sk韌 脆 轉(zhuǎn) 變 溫 度 kT 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ：3. 應(yīng) 力 集 中 ： 由 于 構(gòu) 件 幾 何 形 狀 突 變 造 成 局 部 應(yīng) 力 急 劇 增 高 max 應(yīng) 力 集 中 的 程 度 由 應(yīng) 力 集 中 因 數(shù) K 表 示 maxK 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件

65、 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ：3. 應(yīng) 力 集 中 ： 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂四 、 影 響 脆 斷 的 因 素 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析決 定 材 料 斷 裂 類 型 的 主 要 因 素 ： 平 面 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 在 Z方 向 可 以 自 由 變 形 。平 面 應(yīng) 變 狀 態(tài) ， Z方 向 彈

66、 性 約 束 阻 止 了 該方 向 的 變 形 。 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 二 節(jié) 零 件 在 靜 載 和 沖 擊 載 荷 下 的 斷 裂總 結(jié) 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 三 節(jié) 零 件 在 交 變 載 荷 下 的 疲 勞 斷 裂一 . 疲 勞 的 基 本 概 念 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析 sk kT 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 三 節(jié) 零 件 在 交 變 載 荷 下 的 疲 勞 斷 裂一 . 疲 勞 的 基 本 概 念 第 一 章 機(jī) 械 零 件 （ 或 器 件 ） 的 失 效 分 析交 變 載 荷 ： 載 荷 的 大 小 、 方 向 隨 時(shí) 間 發(fā) 生 周 期 性 變 化 的 載 荷 。參 量 ：最 大 應(yīng) 力最 小 應(yīng) 力 ： maxmin應(yīng) 力 幅 2a 平 均 應(yīng) 力應(yīng) 力 比 max min 2m min maxr 應(yīng) 力 變 程 max min 機(jī) 械 工 程 材 料 PPT課 件 第 三 節(jié) 零 件 在 交 變 載