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金属材料弯曲试验的应力分布与断裂特征

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:最大正应力位于顶部表面,最大切应力位于两个互相垂直的平面,分别垂直于平行圆柱轴。弯曲载荷下正应力和剪应力与样品的形状有关。根据材料力学[2],对于矩形、圆形等截面,最大剪应力一般不大,往往是在正应力下开裂。如果零部件的跨度很短,正应力就不会很大,但剪应力会较大,此时如果材料的抗剪能力很低,就很有可能在剪应力作用下开裂。图2-3受到弯曲载荷零件的应力分布及断口形貌图

金属材料弯曲试验的应力分布与断裂特征

受弯曲载荷的样品与受拉伸载荷的样品既有类似之处,也存在明显差别。主要的差别是样品一侧受拉,另一侧受压。受拉一侧情况与拉伸载荷类似,但是由于不会出现缩颈阶段,所以不会产生三向应力状态,因此样品产生的裂纹不会在样品内部。因为最大应力在表面,所以裂纹最有可能出现在表面。圆形截面弯曲情况下,上表面处于轴向拉伸,下表面则受到压缩。最大正应力位于顶部表面,最大切应力位于两个互相垂直的平面,分别垂直于平行圆柱轴。

弯曲载荷下正应力和剪应力与样品的形状有关。根据材料力学[2],对于矩形、圆形等截面,最大剪应力一般不大,往往是在正应力下开裂。对于工字形截面,在腹板剪应力可能很大,有可能在剪应力作用下开裂。如果零部件的跨度很短,正应力就不会很大,但剪应力会较大,此时如果材料的抗剪能力很低(即切断抗力很低),就很有可能在剪应力作用下开裂。

对于在正应力作用下断裂的样品,如果上表面受拉、下表面受压,裂纹启裂于上表面,则断裂过程相当从上表面开始,一层一层拉断,逐渐向下表面进行,所以最后断裂的下表面类似拉伸断裂的左后断裂区域,因此在下表面会出现剪切唇。图2-3 所示为弯曲断裂样品的断口形貌图。(www.xing528.com)

图2-3 受到弯曲载荷零件的应力分布及断口形貌图

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