第十三章 材力的基本内容 ❑ 学习与应该掌握的内容 ❖ 材料力学的基本知识 ❖ 基本变形的主要特点 ❖ 内力计算及内力图 ❖ 应力计算 ❖ 二向应力状态及强度理论 ❖ 强度、刚度设计 ❑ 第十四章杆件的内力 ❖ §14-1 轴向拉伸或压缩杆件的内力 ❖ §14-2 扭转圆轴的内力 ❖ §14-3 弯曲梁的内力 ❖ §14-4 弯曲梁的内力图---剪力图和弯矩图 第15章 杆件的应力与变形 ❑ 第一讲 ❖ §15-1轴向拉压杆件的应力与变形 ❑ 第二讲 ❖ §15-2扭转圆轴的应力与应变 ❑ 第三讲 ❖ §15-3弯曲梁的正应力 ❑ 第四讲 ❖ §15-4弯曲梁的切应力 ❖ §15-5弯曲梁的变形 第三讲 弯曲梁正应力 ❖ 弯曲正应力公式 ❖ 弯曲梁截面的最大正应力 ❖ 惯性矩的平行轴定理 ❖ 平行轴定理应用举例1 ❖ 平行轴定理应用举例 ❖ 弯曲正应力计算 ❖ 作业 第二讲 扭转圆轴的应力和变形 ❑ 一、圆轴扭转时横截面上的应力 ❖ 切应变、切应力 ❖ 切应力分布 ❖ 圆轴的扭转变形计算公式 ❖ 截面的几何性质 ❑ 二、圆轴扭转时的变形 ❖ 应力计 ❑ §15-4 弯曲梁的切应力 ❑ §15-5 弯曲梁的变形 ❑ 16-1材料拉压时的力学性能 ❑ 16-2轴向拉压时斜截面上的应力

利用CMT5105电子万能试验机和HTM 16020电液伺服高速试验机对超高强热成形钢进行拉伸试验,应变速率范围为10-3~103 s-1,模拟热成形零件在不同应变速率下的碰撞情况.结果表明:在低应变速率阶段(10-3~10-1 s-1)实验钢的应变速率敏感性不高,随应变速率的升高,实验钢的强度和延伸率变化不大;在高应变速率阶段(100~103 s-1)实验钢具有高的应变速率敏感性,随应变速率的升高,实验钢的强度和延伸率都呈增大的趋势,并且抗拉强度的应变速率敏感性要大于屈服强度.这主要是由于在高应变速率阶段拉伸时产生的绝热温升现象和应变硬化现象共同作用造成的.实验钢颈缩后的延伸率随应变速率的增大而减小,主要是由于高应变速率下马氏体局部变形不均匀造成的.实验钢吸收冲击功的能力随应变速率的升高而增大,实验钢达到均匀延伸率时吸收冲击功的大小对应变速率更敏感.与低应变速率阶段相比,实验钢在高应变速率阶段的断口韧窝的平均直径更小,韧窝的深度更深,这与高应变速率阶段部分马氏体晶粒的碎化有关.通过扫描电镜和透射电镜观察发现,在高应变速率拉伸时晶粒有明显的拉长趋势,并且在应力集中的地方有一些微空洞的存在,应变速率为103 s-1时部分区域有碎化的现象

用增量步进试验方法,研究了珠光体和回火索氏体共析轨钢的循环应力-应变行为。结果表明,在试验选定应变范围内,回火索氏体发生循环软化;珠光体表现为软、硬化同时发生。在同类型组织中,低强材料的循环应变性能优于高强材料,而珠光体优于回火索氏体。定义了珠光体组织的临界应变幅,并对临界应变幅随性能的变化规律进行了研究。同时还探讨了循环应力-应变参数与显微组织参数及应变步进增量的关系

借助有机涂层预应变施加方法，跟踪观察户内加速试验过程中受到外加应变的航空有机涂层表面形貌变化，利用环境扫描电子显微镜进行显微组织表征，利用电化学阻抗谱进行特定频率的阻抗模值分析，进而综合研究航空有机涂层在外加应变和热带海洋大气环境耦合作用下的损伤规律和失效模型.研究发现，外加拉应变导致有机涂层的防护性能下降，外加拉应变水平越高，有机涂层损伤越严重，防护性能下降越多.进行户内加速试验过程中，受到外加拉应变的涂层防护性能进一步下降，外加拉应变越大，下降越快.受外加拉应变的涂层防护性能下降的原因是相应的应力水平超过有机涂层材料的断裂强度，从而在涂层内部形成微裂纹，构成外界溶液到达有机涂层/合金界面的通道.受到外加压应变后，有机涂层的防护性能不发生明显变化.进行户内加速试验过程中，受到外加压应变的涂层防护性能缓慢丧失，受到外加压应变水平越高，涂层防护性能下降越缓慢

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段，其测量精度是高温应变测量领域关注的热点，而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性，搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统，基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果，建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型，对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究；最后建立了高温应变蠕变补偿模型，以提高高温应变测量精度，并取得了试验验证

对H13热作模具钢试样进行600 ℃等温疲劳实验，通过显微维氏硬度计、金相显微镜（OM）、超景深显微镜和扫描电子显微镜（SEM）等设备研究了0.7%，0.9%和1.1%三种不同应变幅对疲劳行为的影响。结果表明：应力应变滞后回线呈现对称性，应变幅越大，滞回环面积越大。H13钢在实验中呈现循环软化的特征，应变幅越大，疲劳寿命越短，1.1%应变幅试样寿命约为0.7%应变幅试样的61.2%。应变幅的增加对裂纹萌生和扩展起促进作用，1.1%应变幅试样裂纹扩展最明显。高温非真空实验条件下，材料表面产生的氧化物也会促进裂纹扩展。疲劳后试样微观组织发生明显的长大和粗化，较大应变幅对碳化物析出有更大的助力，还会加速材料软化。有应变幅试样显微硬度远低于无应变幅试样

针对自主研制的自由框架丝栅式高温应变片,建立高温应变片参数高精度标定装置,提出适合可行的标定方法,确定影响高温应变片测量结果的关键参数.根据提出的关键参数标定方法,可以得到高温应变片的灵敏度系数、热输出、零漂和蠕变特性随温度变化的曲线,建立应变测量的精度补偿模型,最终通过应变测量补偿验证并取得可信的结果,表明提出的标定方法准确可行,并可推广到其他形式的高温应变片参数测量中

采用直流电沉积工艺,制备了平均晶粒尺寸为56nm的致密纳米晶铜.室温下进行单向拉伸实验,发现纳米晶铜的强度和韧性均随应变速率的升高而增大,特别是韧性的速率敏感十分显著.应变速率由1.04×10-5s-1升至1.04s-1时,断裂应变由23.2%增至39.4%,同时抗拉强度由309MPa增至451MPa.这一现象可归因于两个方面:首先,纳米晶铜的应变硬化行为随应变速率的升高而增大,从而使其均匀变形阶段的应变增加;其次,高应变速率下纳米晶铜颈缩时发生晶粒转动,这有助于其失稳阶段的应变增加

通过建立连铸板坯凝固过程的传热模型和采用实测温度数据进行检验,获得了铸坯温度及坯壳厚度的数据.在此基础上建立了凝固过程的应变分析模型,得到了实际工况条件下坯壳所受的拉应变.结果表明,在正常工况下,连铸坯凝固前沿所受的应变很小,铸坯不会产生内部裂纹;当导辊开口度的偏差大于2 mm时,其引起的应变大于鼓肚应变,且凝固前沿所受的应变大于临界应变,内部裂纹发生的可能性很大.支撑辊对中精度是产生内部裂纹的重要影响因素

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对GH625合金进行了以不同变形温度、不同应变速率变形到真应变值为0.7的热压缩试验,以研究其热变形过程的动态再结晶组织演变.利用光学显微镜(OP)和透射电镜(TEM)分析了应变速率对GH625合金热变形过程中的组织演变及动态再结晶形核机制的影响.结果表明:应变速率?=10.0s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应.GH625合金热变形过程的组织演变是一个受应变速率和变形温度控制的过程,在应变速率? ≤ 1.0s-1时,GH625合金动态再结晶晶粒的尺寸及体积分数随着应变速率的升高而降低,动态再结晶形核机制是由晶界弓弯的不连续动态再结晶机制和亚晶旋转的连续动态再结晶机制组成;在应变速率?=10.0s-1时,由于变形热效应使动态再结晶晶粒的尺寸及体积分数迅速升高,动态再结晶机制则是以弓弯机形核的不连续动态再结晶机制为主