文档介绍：第二章工程材料性能及应用基础
将重点介绍材料的力学性能、材料学的部分基础知识、材料的分类编号及用途,为选材和制定后续制造工艺奠定基础。
第二章工程材料性能及应用基础
第一节工程材料的力学性能
力学性能(或机械性能,Mechanical Performance)是指材料受到外加载荷作用时,所反映出来的固有性能。
第一节工程材料的力学性能
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一、强度
强度(Strength)是指材料抵抗由外力载荷所引起的应变或断裂的能力,外力载荷方式不同,描述强度的指标也不同。
(一)抗拉强度
塑性较好的金属或高分子材料常用抗拉强度衡量其抵抗破坏的能力,它是通过标准试样在拉伸试验机上通过拉伸试验测出来的。

图2-1为低碳钢拉伸试样的形状和尺寸示意图。
第一节工程材料的力学性能
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图2-2a为低碳钢的拉伸曲线。

抗拉强度是表示材料在拉伸过程中单位面积所能承受的最大拉伸力,用σb(单位MPa)表示,计算方法为:
σb=Fb/A0 (2-1)
屈服强度是工程材料在外力作用下开始产生屈服时单位面积所能承受的最大拉伸力。用σs表示,计算方法为:
σs=Fs/A0 (2-2)
图2-2b为不同金属材料的应力-应变拉伸曲线图。
2、高分子材料抗张(拉)强度
图2-3为高分子聚合物在不同温度范围时的拉伸曲线。
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(二)抗弯强度
图2-4(a) ,2-4(b)分别为三点、四点弯曲加载示意图

三点弯曲抗弯强度计算公式为:
四点弯曲抗弯强度计算公式为:
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二、塑性
工程材料的塑性(plasticity)是指工程材料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。对应拉伸变形,通常用两种方式来表示,即伸长率(δ)和断面收缩率(Ψ):
δ=(L1-L0)/L0×100% (2-5)

Ψ=(A0-A1)/A0×100% (2-6)
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三、冲击韧度
是指被冲击试件在一次冲击试验时被冲断所吸收的能量Ak除以原试件的最小横截面积A0所得的值。用符号ak(单位为J/cm2)表示。工程上常用摆锤冲击试验机来测定冲击韧度,如图2-5
ak=AK/A0 (2-7 )
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四、疲劳强度
图2-6列出了几种变动载荷示意图。
疲劳强度(fatigue strength)是工程材料承受规定循环次数(常取106 -107 )而不失效的最大应力,用σr 表示。下标r表示应力循环对称系数,由下式确定:
r=σmin/σmax (2-8)
疲劳曲线如图2-7所示。
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