材料性能學(xué)：3-金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能-缺口

1、第二章 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能 引言 2.1 應(yīng)力狀態(tài)系數(shù) 2.2 壓縮 2.3 彎曲 2.4 扭轉(zhuǎn) 2.5 硬度 2.6 帶缺口（Notch）試樣的力學(xué)性能1學(xué)習(xí)目的和問題的提出實際工件中有缺口的形狀，如，零件上有螺紋、鍵槽、油孔、退刀槽，焊縫等溝槽不連續(xù)因素，需要評定材料的缺口敏感性研究指定部位的力學(xué)性能加速試驗進(jìn)程（但并不影響結(jié)果）材料內(nèi)部存在裂紋，或體積較大的缺陷。缺口產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起三向拉應(yīng)力狀態(tài)（多向性），使材料脆化；由應(yīng)力集中產(chǎn)生應(yīng)變集中，使缺口附近的應(yīng)變速率增高。標(biāo)準(zhǔn)方式的測試結(jié)果，已不能滿足實際需要。2缺口效應(yīng)1、缺口造成應(yīng)力集中 橫截面應(yīng)力分布均勻， 縱截面應(yīng)力分布

2、不均勻理論應(yīng)力集中系數(shù) Kt=max/ Kt值與材料性質(zhì)無關(guān)，只取決于缺口的幾何形狀。32、在缺口根部產(chǎn)生“三向應(yīng)力” 單向拉伸時：無缺口：單向應(yīng)力 y有缺口：薄板：二向應(yīng)力x 和y厚板：三向應(yīng)力x 、y 和z (a)薄板缺口下的彈性應(yīng)力(平面應(yīng)力) (b)厚板缺口下的彈性應(yīng)力(平面應(yīng)變) (c) 平面應(yīng)變時的應(yīng)力分布 (d)平面應(yīng)變時局部屈服后的應(yīng)力分布43、缺口強(qiáng)化缺口使材料的塑性降低，脆性增加，又稱缺口敏感性，即：無缺口時的塑性材料，開缺口后變?yōu)榇嘈圆牧纤苄暂^好的材料，若根部產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力將重新分布，并隨載荷的增大，塑性區(qū)逐漸擴(kuò)大，直至整個截面開缺口后，應(yīng)力最大處則轉(zhuǎn)移到離缺口根部r

3、y距離處。y，x，z均為最大值。隨塑性變形逐步向試樣內(nèi)部轉(zhuǎn)移，各應(yīng)力峰值越來越大。試樣中心區(qū)的y最大。出現(xiàn)“缺口強(qiáng)化”（三向拉應(yīng)力約束了塑性變形）塑性降低，影響材料的安全使用。5缺口強(qiáng)度：用帶切口的拉伸試件測定其斷裂時的名義應(yīng)力(凈斷面平均應(yīng)力)，記為bN，6缺口敏感性缺口強(qiáng)度（ bN ）與抗拉強(qiáng)度（ b ）的比值定義為缺口強(qiáng)度比NSR： NSR=bNb 若NSR1.0，表示材料對切口不敏感，或者說材料是切口韌性的； 若NSR1.0，則材料對切口敏感，材料是切口脆性的。7缺口的形式夏氏V形缺口（Charpy V notch）梅氏U形缺口（Mesnager U notch）線形缺口8缺口強(qiáng)度的實驗測定缺口強(qiáng)度通常用缺口圓柱試件或雙缺口平板試件，進(jìn)行拉伸試驗予以測定缺口幾何的三個主要參數(shù)為： 缺口深度t 缺口根部的曲率半徑 缺口張角缺口強(qiáng)度：缺口試件拉伸斷裂最大載荷，除以缺口處的凈斷面積。缺口斷面收縮率，稱為缺口塑性(Notch Ductility)9斷口 由于缺口的存在，裂紋源一般在缺口處，然后向內(nèi)部擴(kuò)展，一般不存在剪切唇。