机械性能讲稿

上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter力学性能试验理化检验人员培训上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter2第八章金属疲劳试验上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter3一、金属疲劳和疲劳试验在机械工程中，多数机械零部件都是在循环载荷的作用下工作的，其工作应力往往低于材料的屈服强度。零部件在这种循环载荷下，经过较长时间运行而发生失效的现象称为金属的疲劳。提高疲劳极限途径：改善零件的结构形状、降低表面粗糙度、采取表面强化等。第一节金属疲劳的基本概念上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter4提高材料疲劳极限的途径1、设计方面尽量使用零件避免交角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。2、材料方面通常应使晶粒细化，减少材料内部存在的夹杂物和由于热加工不当引起的缺陷。如疏松、气孔和表面氧化等。3、机械加工方面要降低零件表面粗糙度值。4、零件表面强化方面可采用化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面涂层等，使零件表面造成压应力，以抵消或降低表面拉应力引起疲劳裂纹的可能性。上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter5上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter6上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter7上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter8部分工程材料的疲劳极限σ-1（MPa）上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter9二、疲劳试验的分类应力大小与循环周次——高周疲劳、低周疲劳试验环境——室温、低温、高温、热疲劳、腐蚀、接触、微动磨损等加载方式——拉压（轴向）、弯曲（旋转弯曲、三点弯、四点弯）、扭转、复合等应力循环——等幅、变频、程序控制、随机载荷等应力比R——对称（R＝1）、非对称（R≠1）……上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter10上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter11三、疲劳破坏的特征Ø疲劳断裂时，材料一般不产生明显的塑性变形Ø疲劳断裂的三个阶段：裂纹萌生裂纹扩展最终断裂Ø疲劳断口：疲劳源疲劳裂纹扩展区瞬时断裂区上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter12上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter13上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter14第二节循环载荷及循环应力•循环载荷：载荷的大小、方向或大小和方向都随时间发生周期性变化（或无规则变化）。•循环应力：在循环载荷作用下，构件内部所产生的应力。等幅循环应力——正弦波•应力循环：循环应力下，应力——时间函数的最小单元。上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter15上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter16上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter17最大应力σmax最小应力σmin单位MPa“＋”为拉应力“-”为压应力循环应力的特性：应力幅平均应力应力比2minmasa2minmasmmaxminR上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter18循环应力的类型对称循环R＝-1非对称循环R≠-1上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter19上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter20上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter21第三节高周疲劳试验一、疲劳极限和S-N曲线疲劳极限：表示金属材料在无数次交变载荷作用而不破坏的最大应力。条件疲劳极限：钢材的循环次数一般取N=107S-N曲线：上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter22上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter23上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter24上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter25二、试验设备旋转弯曲疲劳试验机上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter26上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter27•高频疲劳试验机上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter28•电液伺服疲劳试验机上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter29上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter30上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter31上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter32三、试样上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter33上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter34四、常规试验方法单点法成组法用升降法测定疲劳极限：为了比较准确地测定材料地疲劳极限或中值疲劳强度，必须使用升降法。绘制S-N曲线上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter35第七章金属工艺性能试验上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter36金属工艺性能——金属材料适应加工工艺要求的能力。金属工艺性能试验特点：(1)试验过程与材料加工工艺过程相似；(2)试验结果评定是以受力后表面的变形情况（如裂纹、断裂）以及变形后所规定的某些特征来判定材料的优劣；(3)试验方法简便，无需复杂的设备；(4)试样加工容易。金属工艺性能试验的种类上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter37第一节金属弯曲试验GB/T230-1999金属弯曲试验方法试验的含义：P139试验的种类——原材料弯曲、焊接接头弯曲、金属管弯曲等弯曲试样P140——原材料、焊接接头（横弯、纵弯、侧弯等）试样制备——机加工、不受热、不塑性变形试验设备及装置：P142上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter38试验程序温度弯心、弯曲角度、跨距等焊接接头弯曲——面弯、背弯、焊缝位置卸除试验力，肉眼观察受拉面有无裂纹后判定。上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter39上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter40上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter41上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter42上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter43上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter44上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter45第二节金属杯突试验GB/T4156-2007金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验原理：P144试样厚度0.1-2.0mm宽度90mm试验设备：上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter46上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter47试验程序P145判定：埃里克森杯突值IE，精确到0.1mm上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter48第三节金属线材扭转试验GB/T239-1999金属线材扭转试验方法含义——单向扭转、双向扭转试样P146试验设备试验程序P147结果判定：次数、表面、断口上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter49第四节金属顶锻试验YB/T5295-2006金属材料顶锻试验方法含义：P149冷、热顶锻试样——高度1.5倍试样直径设备：试验程序——试验后试样高度计算h1＝hx结果判定上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter50上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter51第五节金属反复弯曲试验GB/T235-1999金属材料厚度等于或小于3mm薄板和薄带反复弯曲试验方法GB/T238-2002金属材料线材反复弯曲试验方法含义P150试样——线材、薄板和薄带P150设备试验程序P151结果判定：弯曲次数第六节金属线材缠绕试验上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter52上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter53第七节金属管材工艺试验一、扩口试验GB/T242-2007金属管扩口试验方法含义P153试样——长度P153设备——顶芯角度30°、45°、60°等试验程序P153——扩口率计算公式7-5结果判定——裂纹上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter54二、弯曲试验P154GB/T244-1997金属管弯曲试验方法三、卷边试验P154GB/T245-1997金属管卷边试验方法四、压扁试验P155GB/T246-2007金属管压扁试验方法试样——长度10mm≤L≤100mm设备试验程序——压扁系数结果判定DaaH)1(上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter55上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter56上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter57上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter58上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter59上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter第十一章紧固件力学性能试验上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter61第一节紧固件基础知识一、螺纹和螺纹紧固件上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter62二、普通螺纹的基本牙型和基本参数•大径•中径•小径•螺距•螺纹升角•牙型角α•牙型半角α/2•原始三角形•基本牙型上海汽车商用车技术中心CommercialVehicleTechnicalCenter63三、普通螺纹标记普通螺纹标记由螺纹代号、