a) 集中加载
b）等弯矩加载
弯曲试样加载方法
参见动画演示
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
试验结果：
载荷F与试样最大挠度fmax之间的关系图
典型的弯曲图
（a）塑性材料 （b）中等塑性材料 （c）脆性材料
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
测得的力学性能：
1）弯曲应力（抗弯强度）
M M－最大弯矩，W－抗弯截面系数。
0.5
三向等拉伸 0
三向不等拉伸 0.1
扭转
0.8
单向压缩
2.0
两向压缩
1.0
三向压缩
应力状态较硬，适用于塑性较好的材 料 应力状态最硬，材料最容易发生脆性 断裂，用于揭示塑性材料的脆性倾向
应力状态最软，硬度实验属于此，适 用于任何材料
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
一．压缩及其性能指标 1．压缩试验
4
第 一 节 应力状态软性系数
一、主应力概念
对于任意应力状态，总可以找到这样一 组互相垂直的平面，在这组平面上，只 有正应力，没有切应力，这样的平面叫 主平面，主平面上的应力叫主应力。
用 1 , 2 , 3 表示。
σ1 > σ2> σ3
5
第 一 节 应力状态软性系数
根据这三个主应力，
按最大切应力理论（第三强度理论），可以计算
通常为圆柱型或正方形。 试样端部的摩擦力会影响试验结果， 应设法减小。
（两面必须光滑平整，并涂润滑油或 石墨粉进行润滑）
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
压缩试验的特点及应用
1）单向压缩的应力状态软性系数为2，适用于脆性 材料和低塑性材料。
2）与拉伸试验区别－载荷相反，载荷-变形曲线不同， 塑性和断裂形态不同。
材料的压缩曲线 1—脆性材料； 2—塑性材料
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
力学性能指标
抗压强度
bc
Fbc A0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压缩塑性
相对压缩率
c
h0 h f h0
100%
相对断面扩展率
0
Af
A0
A0
100%
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
二、弯曲实验及其性能指标
1 弯曲实验测定的力学性能指标
2 3
越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软， 材料越易于产生塑性变形。反之， 越小，表示应 力状态越硬 ，材料越容易产生脆性断裂。
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第 一 节 应力状态软性系数
不同的加载方式下材料具有不同的应力状态软性系数 （v=0.25）
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第 一 节 应力状态软性系数
加载方式 软性系数
备注
单向拉伸
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
三、扭转及其性能指标
1 扭转实验测定的力学性能指标 M—（扭矩－扭转角）曲线是扭转试验得 到的第一手资料。 圆柱型（直径d0）扭转试样在扭转实验时 的表面受力状态。在与试样轴线呈45°方 向上承受最大正应力，在与试样轴线平行 和垂直方向上承受最大切应力。
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
扭转试验时材料的应力状态：切应力分布在纵向与横向两个 垂直的截面内，而主应力σ1和σ3与纵轴成45°，并在数值上 等于切应力。σ1为拉应力，σ3为等值压应力，σ2=0。由此可 知，当扭转沿着横截面断裂时为切断，而由最大正应力引起 断裂时，断口呈螺旋状与纵轴成45°。
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
对于矩形试样，弯曲模量
L Eb
3
4bh3
F f
b－试样宽度 h－试样高度 L－试样跨距
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
2 弯曲实验的特点及应用
1）弯曲加载时，受拉的一侧应力状态与静拉伸时 基本相同，且不存在拉伸时试样偏斜对实验结果 的影响 2）弯曲试验时，截面的应力分布也是表面最大， 故可以灵敏地反映材料的表面缺陷，因此可以用 来比较和评定材料表面处理层的质量。 3）对塑性材料，弯曲试验不能使之断裂，因此， 塑性材料基本不进行弯曲试验。
圆形 (d=5~45mm)
弯曲试验的试样 矩形 (5×5mm，30×30mm)
方形 (高×宽，5×7.5mm,30×40mm)
跨距L为直径d或高度h的16倍
三点弯曲加载
加载方式
四点弯曲加载 金属GB/T14452-1993,陶瓷GB/T6569-1986,塑料GB/T9341-2000
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
第二章 材料在其他静载下的力学性能
Mechanical properties of materials
1
第二章 材料在其他静载下的力学性能
本章的意义： 材料在实际服役中的受力形式和受力
状态十分复杂，单向拉伸得到的性能数 据不能完全反映材料的变形、断裂等特 点。为了充分揭示材料的力学行为和性 能特点，常采用扭转、弯曲、压缩以及 带有台阶、孔洞、螺纹等与实际受力相 似的加载方式进行性能实验，为合理选 材和设计提供充分的实验依据。
最大切应力
max 1 3 / 2
按相当最大正应力理论（第二强度理论），可
以计算最大正应力
max 1 2 3
ν为泊松比
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第 一 节 应力状态软性系数
二、应力状态软性系数
在三向应力状态下，最大切应力与最大正应力的比 值称为应力状态软性系数，用 表示。
max max
2 1
1
3
W
三点弯曲试样：
M max
FL 4
（N.m）
四点弯曲试样： M max
FK 2
直径为d0的圆柱型试样：
W
d 0 3
32
（N.m） （m3）
宽度为b，高度为h的矩型试样：W bh2 （m3）
6
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
2) 材料的塑性可用最大弯曲挠度fmax（百分 表和挠度计直接读出）表示。 此外，从弯曲－挠度曲线上还可得到弯 曲弹性模量，规定非比例弯曲应力，断裂 挠度，断裂能量等性能。
3）多向压缩试验的应力状态软性系数＞2，此方法 适用于脆性更大的材料。还有服役条件为多向压 缩的机件，如滚珠轴承也可采用多向压缩试验。
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第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能
试验结果：F－Δh曲线，如图所示
金属GB/T7314-1987 陶瓷GB/T8489-1987 塑料GB/T1041-1992 橡胶GB/T1684-1979
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第二章 材料在其他静载下的力学性能
本章的内容： 介绍扭转、弯曲、压缩以及带缺
口试样的静拉伸以及材料硬度试验 等试验方法的特点、应用范围及其 所测定的力学性能指标。
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第二章 材料在其他静载下的力学性能
本章涉及到了实际受力状态，必须了解一些 物体在受力时应力状态分析的力学基础知识， 因为力学性能是研究材料受力以后的行为， 首先要知道材料的受力状态已经不是简单的 一维应力状态（如单向拉伸），而要扩展到 二维、三维。一些简单的公式、定律也要扩 展到二维、三维。