濰坊學院教案
注： 教師每次課都要寫乙份教案，放在該次課講稿前面。
濰坊學院機電工程學院講稿專用紙
一、σ-ε曲線及相應的力性指標
低碳鋼拉伸曲線為f-△l曲線或-ε曲線如圖1：
f均勻塑變 b
階段頸縮階段ke
s 彈性階段屈服階段
l（ε）圖1
裝置：拉伸試驗機。
試樣：標準試樣，強度、塑性指標的測試按照《金屬材料室溫拉伸試
驗方法》gb/t228-2002。標準拉伸試樣如圖2所示。有圓形截面和方形截
面兩種，長度有l0=10d0和l0=5d0兩種。
圖2幾個力性指標：
1、σe：材料不產生永久變形的最大應力。
σe=[_,s^{}_}}', 'altimg': '4741d5b37f3e23e098398ce98b13f1d0.png', 'w':
'34', 'h': '36', 'eqmath': '\\s(, \\f(f)\\s(,e),s\\s(,0))'}] n/mm2(mpa)
規定彈性極限：σ0.01或σ0.05—微塑變抗力指標。
2 、σs：具有上下屈服點時以下屈服點為σs
σs=[_,s^{}_}}', 'altimg': 'bb676e2b29a04bbaef573a3ed8e7cc65.png', 'w':
'35', 'h': '36', 'eqmath': '\\s(, \\f(f)\\s(,s),s\\s(,0))'}] n/mm2(mpa)
若無明顯的屈服現象，工程上規定了名義屈服極限：
σ0.2，即產生0.2%的殘餘變形時的應力值作為σs。
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3、σb：強度極限或抗拉強度。表徵材料產生最大均勻變形的抗力，
或材料斷裂前能承受的最大應力值。
σb=[_,s^{}_}}', 'altimg': '558702a19c1760603c3cd89be7382b2a.png', 'w':
'35', 'h': '38', 'eqmath': '\\s(, \\f(f)\\s(,b),s\\s(,0))'}] n/mm2(mpa)
4、e：彈性模量，又稱材料剛度。
e = mpa——材料產生單位變形所需的應力，表明彈性變形的難易
程度，它只與材料本性有關，與合金化、熱處理、冷變形等無關
5、塑性：表徵材料斷裂前發生塑性變形的能力。用δ、ψ表示。
δ=[_-l\\begin\\\\ 0\\\\ \\endl^{}_}{}', 'altimg': 'e5abc580acc9e8f9dce8431b03b54dd0.png', 'w':
'69', 'h': '25014', 'eqmath': ' \\f(l\\s(,f)-l\\s(,0,)l\\s(,0))'}]×100%，同一材料的δ5、δ10不同，須標明。
ψ=[_-s^{}_}_}', 'altimg': 'abb4e0a26b6f0dd1c6a0014a25954d62.png', 'w':
'54', 'h': '57', 'eqmath': ' \\f(s\\s(,0)-s\\s(,f),s\\s(,0))'}]×100%，與試樣長度無關，表徵更準確。
材料塑性 。
二、疲勞強度
許多機件都是在交變載荷作用下工作，如曲軸、齒輪的輪齒、連桿、彈簧
等。材料在交變載荷作用下的破壞成稱為疲勞破壞，其衡量指標即為疲勞強度。
材料的疲勞破壞抵抗能力與應力迴圈次數和迴圈特性有關。一般情況下用對稱
交變迴圈特性下的破壞抗力表示。
材料在對稱交變載荷作用下抵抗斷裂的能力稱為疲勞強度。或者材料在
對稱交變載荷作用下不發生破壞時所能承受的最大應力。一般用σ-1表示。
工程上為了應用方便，常規定鋼鐵材料的迴圈基數為107、有色金屬為
108，
產生疲勞的原因：①材料內部微裂紋；②表面缺陷；引起的應力集中。
提高措施：精煉，減少材料內部夾雜物；減少材料表面尺寸的急劇變化；
提高表面質量，採取在材料表面造成一層殘餘壓應力的方法。
三、硬度
表明材料表面抗其它物體壓入的能力。是區域性塑變抗力指標。常用的硬
度有布氏硬度hb、洛氏硬度hr、維氏硬度 hv。
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（1）布氏硬度hb
測定：布氏硬度計。
原理：一定載荷f作用於淬火鋼球（硬質合金圓球）壓入材料表面一定
時間，解除安裝後測出壓痕直徑，進而計算出壓痕面積s，則hb=f/s，單位：
kg/mm2，但一般不注出單位。
國標規定，hb在450以下用hbs表示；在450以上用hbw表示。
標註：正確標註如120hbs、500hbw。錯誤標註如hbs300、600hbs。
測量物件：軟材料，不能測量薄試樣。
（2）洛氏硬度hr
該硬度應用最廣。
原理：用錐頂角為120°的金剛石圓
錐體或直徑為1.588mm的鋼球壓頭在規定
載荷作用下壓入試樣表面，用壓痕深度表
示。如圖3
載荷= 初載荷 + 主載荷圖3
初載荷——10kg
主載荷——60kg（hra）、100kg（hrb）、150kg（hrc）
由主載荷的壓入深度h=h3-h1作為硬度值。顯然，h↑，hr↓
為習慣方便起見，hr=（k-h）/0.002，金剛石壓頭，k=0.2mm；鋼球壓頭，
k=0.26mm。
注意：①hra、hrb、hrc的測量範圍；②優點是操作簡便，壓痕小，
可用於成品檢驗；③表示：67hrc、60hrc、hrc5-10（×）、hrc70-75（×）
（3）維氏硬度hv
原理：和hb相同，只是壓頭不同。
hv=f/s=1.8544f/d2，kg/mm2
壓頭：錐面夾角為136°的金剛石四稜錐體壓頭。
表示：640hv、800hv。
適用範圍：表面硬度（硬化層）。
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優點：載荷小，壓痕淺，但測定麻煩。
四、韌性
（1）衝擊韌性αk
表徵抗衝擊載荷的能力。αk=ak/s，單位：j/cm2
通過衝擊試驗測定。試樣有u、v型缺口試樣。衝擊韌性的測試按照
《夏比缺口衝擊試驗方法》gb/t229-1994。新標準直接用衝擊功表示。
標準夏比u型缺口衝擊試樣如圖4所示。
圖4αk主要與溫度有關，如圖5，還與
試樣的尺寸、形狀、表面質量及內部組織
有關，是組織結構的敏感參量。
（2）斷裂韌性k1c圖 5
由低應力脆斷引出。與材料內部存在
裂紋和裂紋擴充套件有關。
實際材料中存在缺陷：夾雜物、氣孔等
→裂紋→在應力作用下擴充套件→達到臨界尺寸發生失穩擴充套件→斷裂
裂紋擴充套件有三種方式，如圖6所示。
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圖6k1c——在裂紋擴充套件的臨界狀態下，裂紋尖端應力場強度因子值。它表明
裂紋失穩擴充套件的抗力大小。k1c只與材料成分、組織結構有關。
k1c=yσ[', 'altimg': 'c17e049691f2eb2d93102b7d4b309572.png', 'w': '26', 'h': '29'}]
y——裂紋形狀尺寸係數，無量綱
第01章材料的力學效能
一 填空題 1 鋼筋混凝土及預應力混凝土中所用的鋼筋可分為兩類 有明顯屈服點的鋼筋和無明顯屈服點的鋼筋，通常分別稱它們為 軟鋼 和硬鋼 2 對無明顯屈服點的鋼筋，通常取相當於殘餘應變為0.2 時的應力作為假定的屈服點，即條件屈服強度 3 碳素鋼可分為低碳鋼 中碳鋼和高碳鋼 隨著含碳量的增加，鋼筋的強...
材料力學效能
蠕變 金屬在長時間的恆溫 恆載荷作用下緩慢地產生塑性變形的現象。蠕變極限 在高溫長時間載荷作用下不致產生過量塑性變形的抗力指標。該指標與常溫下的屈服強度相似。應力腐蝕 金屬在拉應力和特定的化學介質共同作用下，經過一段時間後所產生的低應力脆性斷裂叫應力腐蝕。靜力韌度 材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到...
材料力學效能
斷裂是機械和工程構件失效的主要形式之一，它比其它失效形式，如失穩 磨損 腐蝕等，更具有危險性。斷裂是材料的一種十分複雜的行為，在不同的力學 物理和化學環境下，會有不同的斷裂形式。例如，在迴圈應力作用下材料會發生疲勞斷裂，在高溫持久應力作用下會發生蠕變斷裂，在腐蝕環境下會發生應力腐蝕或腐蝕疲勞斷裂等等...