§2- 3 弯 曲
§2.3弯曲的力学性能
1、弯曲试验测定的力学性能指标： (1)弯曲试验：
圆柱试样或方形试祥； 万能试验机；
加载方式一般有两种： 三点弯曲加载和四点弯曲加载。 (2)载荷F与试样最大挠度fmax—弯曲图。
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§2.3弯曲的力学性能
(3)性能指标： 试样弯曲时，受拉一侧表面的最大正应力： σmax=Mmax /W 抗弯强度(脆性材料)σbb： σbb= Mb /W 最大弯曲挠度、弯曲弹性模数、规定非比例弯曲应力、断裂挠度 等。
此直接地比较材料自身抗拉、抗剪能力的 强弱。
§2.5 缺口试样静载力学性能
缺口包括轴间、螺纹、油孔、退刀槽、焊缝、不均 匀组织、夹杂物、第二相、晶界、亚晶界、以 及裂纹等引起形状改变的部位。
以厚薄来分，包括薄板缺口和厚板缺口。
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§2.5 缺口试样静载力学性能
一、缺口处的应力分布特点及缺口效应 二、缺口试样的静拉伸及静弯曲性能 三、材料缺口敏感度及其影响因素
G
32TL0
d04
扭转
扭转试验主要性能指标——塑性阶段
扭转屈服极限
s
Ts W
塑性变形时应力、应变分布
抗扭强度
b
Tb W
扭转
扭转试验的特点 ✓ α=0.8，易于显示金属的塑性行为； ✓ 截面上应力分布不均匀，表面最大，愈往
心部愈小； ✓ 塑性变形均匀，没有颈缩现象； ✓ 根据断口的宏观特征，区分断裂方式，由
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一、缺口处的应力分布特点及缺口效应
1．弹性状态下的应力分布 (1)薄板缺口： ①薄板所受拉应力σ低于弹性极限，
缺口轴向应力σy在缺口根部最大， 即在根部产生应力集中； 根部应力σy达到的屈服强度σs时， 便引起缺口根部附近区域的塑性交形。 即缺口造成应力应变集中，
的斜截面上作用有最大压应
´
力和最大拉应力。
扭转
✓试样的断口角度直接显示材料是正断还是切 断，材料自身抗拉、抗剪能力的强弱由此得到 直接地比较。
低碳钢试件：沿横截面断开， 为切断。
铸铁试件：沿与轴线约成45 的螺旋线断开，为正断。
扭转
扭转试验主要性能指标——弹性阶段
T d0
W
2 L0
弹性变形时应力、应变分布
§2-1 应力状态
二、应力状态：
正应力σ→脆断； 切应力τ→韧(塑)断、塑变
τ σ 对于一定的应力分布，其 max与 max应成正比
且比值应为与应力的大小无关的常数。
应力状态柔(软)性系数α： α=τmax/σmax
塑性断裂 脆性断裂
应力状态软性系数
应力状态软性系数： max max
h:do=1-3倍（1.5-2）, h/do不同时得到的数据不能比
较； 端面加工精度>▽9以减小磨擦力
2. 特点：
应力状态极软，α=2(单向压缩) 或> 2(多向压缩)
适用于测试极脆材料、工作服役条件为压缩应力状态 的材料，并可使之沿45o角度断裂（最大应力方向)；不适用于塑性材ຫໍສະໝຸດ 的测试。二、应力状态软性系数
1、受力分析： 正应力σ导致脆性的解理断裂； 切应力τ导致塑性变形和韧性断裂。 变形和断裂方式主要决定于承载条件下的应力状态。 σmax与τmax ？
2、应力状态软性系数α： (1)任何应力都可用3个主应力σ1、 σ2、 σ3 来表示。 (2)τmax=(σ1-σ3 )/2；σmax= σ1-υ(σ2+σ3)。 (3)α=τmax /σmax= (σ1-σ3 )/2[σ1-υ(σ2+σ3)]
②应力状态柔性系数α值较高；适用于脆性较大材料，
不能测量优良塑性材料的抗弯强度σbb ：
塑性材料常不能使之断裂，而对脆性材料可较好地观察 其断口，研究其断裂机制，适于测试工具钢、铸钢；
③用挠度表示塑性，可显示低塑性材料的塑性；并可测 得其塑性指标--挠度f；
④以拉应力为主； ⑤与很多材料实际工作应力状态相同； ⑥其试验结果受偏斜的影响小，简单、简便；
§2-2 压缩
3.压缩的性能指标：一般只测量抗压强度σc
因受压时试样的端面受到很大的摩擦力，使其端面 的横向变形受阻，试样成为腰鼓形，故压缩时的变 形分布不均匀。
h(h:do)越小受摩擦力的影响越大，故希望有高的 h:do比值，但过高又会使试样纵向失稳(弯曲)，所 以一般取h:do=1-3倍
§2- 2 压 缩
压缩
压缩力学性能指标
➢韧性材料
弹性模量
E
压缩屈服极限
s
F0.2 A0
➢脆性材料：
抗压强度
bc
Fbc A0
脆性材料的抗压能力强，且价格低廉，适合做抗压构件的材料！
§2-2 压缩
1. 试样：
一般为圆柱形（方形试样在热处理时易产生扭曲）； do = 10、20、25mm；
金属在其它静载荷下的力学性能
压缩 弯曲（静） 扭转 硬度
§2-1 应力状态软性系数
一、强度理论：
三向应力状态: 主应力: σ1>σ2>σ3
最大切应力与主应力面成450角：τmax= (σ1-σ3)/2
广义虎克定律：ε= [σ1-μ(σ2+σ3)]/E
第一强度理论：最大拉应力理论： 第二强度理论：最大拉应变理论： 第三强度理论：最大剪应力理论： 第四强度理论：最大变形能理论：
2．弯曲试验的特点及应用 (1)常用于测定那些由于太硬难于加工成拉伸试样的脆性材料的断 裂强度，并能显示出它们的塑性差别。 (2)用来比较和评定材料表面处理层的质量． (3)可测定规定非比例弯曲应力。
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§2-3 弯曲
3.特点：
①应力分布不均匀，对表面较敏感，其相应的力学性能 指标可以较敏感地反应构件的表面质量状态；
max
越大，应力状态越“软”，易产生韧性断 裂；
max 越大，应力状态越“硬”，易产生脆性
断裂。
材料基本力学性能的测试
不同加载方式下的应力状态柔度系数
加载方式
三向不等拉 单向拉伸
扭转 二向等压 单向压缩 三向不等压
1
0 0
1 3
主应力
2
8 9
0 0
0
1 3
3
8 9
0
软性系数
0.1 0.5 0.8 1 2 4
§2- 4 扭 转
扭转
扭转试验：对圆柱形试样施加扭矩T，标距l0之间 两个横截面不断产生相对转动，其相对扭角以φ表 示。
T
T
动画
T
Tb
铸铁的扭矩-扭角曲线
扭转
变形特征：杆件的各横截 面环绕轴线发生相对的转 动。
受力特征：圆轴扭转时，在
45 横截面和纵截面上的切应力
° 为最大值；在方向角 = 45