金属的力学性能包括

.

（1）、掌握金属力学性的基本概念。

（2）、了解各力学性能的衡量指标。

理解力学性能的基本概念。 金属材料与热处理

10中职（3）班、（四）班 2011-02-28至03-4

4

陈健

§2-2 金属的力学性能

对拉伸曲线各阶段分析。

挂图

习题册P5，填空题1-15和P6的判断题

金属力学的五大指标：

强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。

讲授、提问引导、图片展示、举例分析、

.

§2-2金属的力学性能；

各种机械零件或工具在使用过程中都要受到各种形式外力的作用。如弯矩、扭力的作用。这就要求金属材料必须具有一定的承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力说是金属材料力学性能。 用金属材料力学性能指标来衡量：

有五大指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。

一、强度：金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或

断裂的能力，称为强度，强度的大小用应力表示。多以抗拉强度作为判别强度高低的指标。

拉伸试验过程的四个特殊阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。

强度指标：

a.弹性极限：Re=Fe/So b.屈服强度：Rs=Fs/So

试样产生屈服现象时所

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能拉伸实验室是测定材料力学性能的最常用的一 种方法。

一、拉伸试样按国标GB6397—86《金属材料试验试样》规 定，拉伸试样分为比例试样和定标距试样两种。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能1、比例计算 (1)比例计算的标距和横截面面积之间存在 如下比例关系，即

L0 K S0其中L0为试样标距，S0为试样横截面面积，比 例系数 K,一般取5.65或11.3,前者称短试样， 后者称长试样。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能(2)对于圆截面试样，短长比例试样的标距 分别取 5d 0和 10d0。(3)圆截面试样的形状如图所示，它分为三个 部分。

工作部分长度 L,一般不小于 L d0 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能2、定标距试样定标距试样的原始标距与横截面间无比例关 系，一般 L0取100mm ,200mm 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能二、拉伸图及应力—应变图下图为低碳钢的拉伸图和应力—应变图。

P l 由于 , 而均为常量，故两图 A0 l 形形状相同。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能三、力学性能测试(一)

哈尔滨工业大学

7．词汇表：（不少于50个）

[1] 力学性能： [2] 拉伸曲线： [3] 强度：。

[4] 硬度：金属形的能力。

[5] 塑性：金属材料产生塑性变形而不破坏的能力。

[6] 弹性模量：弹性变形阶段的斜率，表征材料抵抗弹性变形的能力。 [7] 比例极限：材料保持正比例变形关系的最大应力。

[8] 弹性极限：材料发生弹性变形，而不产生塑性变形的最大应力。 [9] 屈服强度：材料产生塑性变形的最小应力。 [10] 抗拉强度：材料断裂前承受的最大应力，由断裂前的最大载荷除以原始截面积得到。 [11] 真实断裂强度：材料断裂处承受的应力。 [12] 颈缩：均匀塑性变形后，发生非均匀变形，而导致应变集中的区域。 [13] 工程应力：载荷除以试样的原始截面积。 [14] 工程延伸率：伸长量除以试样的原始长度。 [15] 真应力：载荷除以试样的真实面积。 [16] 真应变：伸长量与实时样品长度的比值。 [17] 工程断面收缩率：断面收缩量除以原始截面积。 [18] 压入硬度：采用高硬度的压头压入待测物体表面表征材料硬度的方法。 [19] 布氏硬度：采用金刚石球或淬火钢球压入待测物体表面，单位面积上的载

专业实验（1）

八：金属材料拉伸实验讲义

一、 金属拉伸实验目的

金属力学性能是承受外载荷而不发生失效的能力，力学性能的判据是表征和判定金属力学性能所用的指标和依据，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平，是评定金属测量质量的重要依据。金属拉伸实验是金属材料力学性能测试中最重要的方法之一。通过拉伸实验，可以测定材料的强度和弹性、塑性参数，为材料评价和选材提供了依据。同时熟练掌握电子万能材料实验机的使用和操作，帮助进一步理解金属材料的强度及弹性塑性性能参数的含义及测试方法。

二、 预习要求

要求学生实验前，认真阅读实验讲义以及相关参考资料，认真撰写预习报告。预习报告不合格的学生不允许参与实验。

三、 实验所需仪器设备

万能材料试验机

四、 金属拉伸试验原理

单向拉伸试验是研究材料机械性能最基本、应用最广泛的试验。由于试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据，一般工厂中都广泛利用其试验结果来检验材料的机械性能。试验提供的弹性模量、屈服强度、断裂强度、断裂总伸长率和断面收缩率等指标是评定材质和进行强度和刚度计算的重要依据。金属材料出厂时一般都要提供上述指标以供使用和参考。

进行单向拉伸试验时，外力必须通过试样轴线以确保材料处于单向应力状态。一般试验机

弹簧钢丝和弹性合金丝(上)

东北特殊钢集团大连钢丝制品公司 徐效谦

弹性材料是机械和仪表制造业广泛采用的制作各种零件和元件的基础材料，它在各类机械和仪表中的主要作用有：通过变形来吸收振动和冲击能量，缓和机械或零部件的震动和冲击；利用自身形变时所储存的能量来控制机械或零部件的运动；实现介质隔离、密封、软轴连接等功能。还可以利用弹性材料的弹性、耐蚀性、导磁、导电性等物理特性，制成仪器、仪表元件，将压力、张力、温度等物理量转换成位移量，以便对这些物理量进行测量或控制。 1 弹性材料的分类 1.1 按化学成分分类

弹性材料可分为：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铁基弹性合金、镍基弹性合金、钴基弹性合金等。 1.2 按使用特性分类

根据弹性材料使用特性，可作如下分类： 1.2.1 通用弹簧钢

(1)形变强化弹簧钢：碳素弹簧钢丝。 (2)马氏体强化弹簧钢：油淬火回火钢丝。 (3)综合强化弹簧钢：沉淀硬化不锈钢丝 1.2.2 弹性合金 (1)耐蚀高弹性合金 (2)高温高弹性合金 (3)恒弹性合金

(4)具有特殊机械性能、物理性能的弹性合金 2 弹簧钢和弹性合金的主要性能指标 2.1 弹性模量

钢丝在拉力作用下产生变形，当拉力不超过一定值时

《混凝土结构设计原理》 基本概念自测复习题

第一部分 绪论及材料力学性能 一、选择题

1．图1所示为一素混凝土梁，这种简图是否现实。（ b ）

A．现实； B．不现实。

2-1 素混凝土梁图2-12．截面尺寸和混凝土强度等级相同的钢筋混凝土梁与纯混凝土梁相比，其承载能力：c

A．有所提高 B．有所降低 C．提高很多 D．相同

3．截面尺寸和混凝土强度等级相同的钢筋混凝土梁与纯混凝土梁相比，其抵抗开裂的能力：c A．有所提高 B．有所降低 C．提高很多 D．相同

4．混凝土组成成分中最薄弱的环节是：

A．水泥石的抗拉强度 B．砂浆的抗拉强度

C．水泥石与骨料间的粘结 D．砂浆与骨料间的粘结

5．混凝土力学指标的基本代表值是：a

A．立方体抗压标准强度 B．轴

心受压设计强度

C．轴心抗压标准强度 D．立方体抗压平均强度

7．钢筋混凝土最主要的缺点是：c

A．使用荷载下带

方便随时查找各种套管的力学性能

外径 mm

钢级

平均重量 N/m

扣型

壁厚 mm 5.51 5.51 5.51 5.51 5.51 7.82 7.82 9.52 6.45 9.52 6.45 5.69 5.69 5.21 5.21 5.21 6.35 7.37 7.37 6.35 6.35 6.35 7.37 6.35 6.35 7.37 6.35 7.37 6.35 7.37 8.56 9.19 5.59 5.59 6.43 6.43 9.19 9.19 9.19 7.52 9.19 12.7 7.52 12.4 12.14

通径 mm 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 67.03 67.03 67.03 67.03 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 78.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 105.4 112.6 112.6 111 111 105.4 105.4 105.4 108.8 105.4 98.4 108.8 98.4 98.4

内径 mm 62 62 62 62

方便随时查找各种套管的力学性能

外径 mm

钢级

平均重量 N/m

扣型

壁厚 mm 5.51 5.51 5.51 5.51 5.51 7.82 7.82 9.52 6.45 9.52 6.45 5.69 5.69 5.21 5.21 5.21 6.35 7.37 7.37 6.35 6.35 6.35 7.37 6.35 6.35 7.37 6.35 7.37 6.35 7.37 8.56 9.19 5.59 5.59 6.43 6.43 9.19 9.19 9.19 7.52 9.19 12.7 7.52 12.4 12.14

通径 mm 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 58.03 67.03 67.03 67.03 67.03 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 78.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 87.1 105.4 112.6 112.6 111 111 105.4 105.4 105.4 108.8 105.4 98.4 108.8 98.4 98.4

内径 mm 62 62 62 62

一 钢筋的物理力学性能

钢筋混凝土及预应力混凝土结构中，所用钢筋的物理力学性能主要是在静力、反复和重复荷载下的强度和弹塑性变形性能，弹塑性性能一般用延伸率和冷弯性能来表示。目前的发展趋向是尽量采用高强度的钢筋，以减轻结构的重量。如：美国钢筋混凝土规范允许采用屈服强度(fy)为56kg／mm2作为钢筋混凝土结构中钢筋的设计强度。预应力混凝土结构中，采用热处理钢筋以及碳素钢丝，钢绞线的强度分别达到160kg／mm和180kg／mrn。提高钢筋强度的同时，要注意钢筋的塑性性能，避免钢筋脆断。预应力混凝土中的应力松弛、应力腐蚀等问题受广泛重视。国内外学者对钢筋的延性、承受反复作用力和重复荷载下的疲劳性能也进行了研究。此外，温度，特别是低温对钢筋的物理力学性能的影响，我国也进行了一定的研究。

2

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1.1 钢筋的类型和应力应变曲线

1 钢筋的类型

混凝土及预应力混凝土结构中采用的钢筋有碳素钢和低合金钢。碳素钢分为低碳钢(含碳量少于0.25%)和高碳钢(含碳量在0.6％～1.4％)。含有锰、硅、钒、钛等合金元素的低合金钢(含有少量合金元素)。加入少量合金元素能显著地提高钢筋的综合性能和强度。锰系的合金元素如16Mn，25MnSi等，硅钒系

一 钢筋的物理力学性能

钢筋混凝土及预应力混凝土结构中，所用钢筋的物理力学性能主要是在静力、反复和重复荷载下的强度和弹塑性变形性能，弹塑性性能一般用延伸率和冷弯性能来表示。目前的发展趋向是尽量采用高强度的钢筋，以减轻结构的重量。如：美国钢筋混凝土规范允许采用屈服强度(fy)为56kg／mm2作为钢筋混凝土结构中钢筋的设计强度。预应力混凝土结构中，采用热处理钢筋以及碳素钢丝，钢绞线的强度分别达到160kg／mm和180kg／mrn。提高钢筋强度的同时，要注意钢筋的塑性性能，避免钢筋脆断。预应力混凝土中的应力松弛、应力腐蚀等问题受广泛重视。国内外学者对钢筋的延性、承受反复作用力和重复荷载下的疲劳性能也进行了研究。此外，温度，特别是低温对钢筋的物理力学性能的影响，我国也进行了一定的研究。

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1.1 钢筋的类型和应力应变曲线

1 钢筋的类型

混凝土及预应力混凝土结构中采用的钢筋有碳素钢和低合金钢。碳素钢分为低碳钢(含碳量少于0.25%)和高碳钢(含碳量在0.6％～1.4％)。含有锰、硅、钒、钛等合金元素的低合金钢(含有少量合金元素)。加入少量合金元素能显著地提高钢筋的综合性能和强度。锰系的合金元素如16Mn，25MnSi等，硅钒系