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第一章 钢材力学性能试验取样基本知识1

第一节 试样类型及取样原则1

一、力学性能试验的试样类型1

二、取样的原则1

三、切取样坯的方法2

第二节 钢材的取样位置3

一、型钢3

二、条钢4

三、钢板7

四、钢管8

第三节 焊接接头的取样9

一、焊接试板的制备9

二、样坯的切取9

思考题12

第二章 金属材料的拉伸试验13

第一节 材料在拉伸过程中的物理现象及有关力学性能术语13

一、应力及应变13

二、拉伸时的物理现象14

三、术语16

一、拉伸试样的分类17

第二节 金属拉伸试样17

二、试样的形状及尺寸18

三、加工要求20

第三节 试验设备20

一、拉力试验机20

二、引伸计20

三、高低温试验辅助装置21

第四节 强度指标和塑性指标的测定22

一、准备工作22

二、强度指标测定23

三、塑性指标测定28

第五节 弹性模量及泊松比的测定30

一、弹性模量的测定30

二、泊松比的测定32

第六节 应变硬化指数 n 值和平面塑性应变比 r 值的测定33

一、应变硬化指数 n 值的测定33

二、塑性应变比 r 值的测定34

第七节 高、低温拉伸试验36

一、高温拉伸试验36

二、低温拉伸试验37

一、试验结果的处理38

第八节 拉伸试验结果处理及数值的修约38

二、数值修约39

三、拉伸试验的力学性能指标修约39

第九节 影响拉伸试验结果的主要因素40

一、试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响40

二、试样装夹的影响40

三、试验速度的影响41

思考题41

二、压缩试验时的力学分析42

一、压缩试验的工程应用及特点42

第一节 金属压缩试验42

第三章 金属压缩、弯曲和剪切试验42

三、压缩试样43

四、试验设备44

五、压缩力学性能测定45

六、压缩试验的破坏特征48

第二节 金属弯曲试验48

一、弯曲试验的工程应用及特点48

二、弯曲试验的力学分析48

三、弯曲试样52

四、弯曲试验设备53

五、脆性和低塑性材料的弯曲力学性能测定54

第三节 金属剪切试验57

一、剪切试验的工程应用及特点57

二、金属剪切试验时的力学分析58

三、剪切试样58

四、试验设备59

五、剪切性能测定61

思考题62

一、扭转时切应变63

第一节 金属材料扭转时的力学性质63

第四章 金属扭转试验63

二、扭转时切应力64

第二节 扭转试样及试验设备65

一、扭转试样65

二、试验设备66

第三节 金属扭转力学性能指标的测定66

一、试验条件66

二、规定非比例扭转应力τp的测定66

四、抗扭强度τh与最大非比例切应变τmax的测定67

三、屈服点τs上屈服点τsu和下屈服点τsl测定67

六、真实规定非比例扭转应力与真实抗扭强度的测定68

七、测试结果数值的修约68

五、切变模量 G 的测定68

第四节 扭转试样的断裂分析69

第五节 全尺寸零部件实体扭转试验简介69

思考题70

第一节 布氏硬度试验71

一、试验原理71

第五章 金属硬度试验71

二、相似原理的应用72

三、试样及试验设备73

四、试验操作要点74

五、试验结果处理76

六、应用范围及优缺点76

第二节 洛氏硬度试验76

一、试验原理76

二、试样及试验设备77

三、试验操作要点78

五、表面洛氏硬度80

四、试验结果处理80

六、应用范围及优缺点81

第三节 维氏硬度试验81

一、试验原理81

二、试样及试验设备82

三、试验操作要点84

四、试验结果处理84

五、维氏硬度和布氏硬度的比较85

二、试样及硬度计86

一、试验原理86

第四节 肖氏硬度试验86

六、应用范围及优缺点86

三、试验操作要点87

四、试验结果处理88

五、应用范围及优缺点88

第五节 里氏硬度试验88

一、试验原理88

二、试验设备89

三、试样89

四、操作要点90

第六节 各种硬度及硬度与强度之间的换算91

五、试验结果处理91

六、应用范围及优缺点91

思考题92

第六章 金属夏比冲击试验93

第一节 冲击试验原理93

第二节 夏比冲击试样与试验设备94

一、冲击试样94

二、冲击试验机96

第三节 常温冲击试验97

一、试验前准备工作97

四、温度测量系统97

三、温度控制系统97

二、试验操作要点98

三、冲击试验结果处理及试验报告98

第四节 高温和低温冲击试验99

一、低温冲击试验99

二、高温冲击试验100

一、金属的冷脆现象及韧脆转变温度101

二、测量方法101

第五节 金属韧脆转变温度及低温系列冲击101

三、脆性断面率的测定102

四、侧膨胀值的测定104

第六节 影响冲击性能测定的主要因素105

一、与材料有关的因素105

二、与样品取样和制备有关的因素105

第七节 应变时效敏感性试验106

二、试样106

一、试验原理106

四、与试验过程有关的因素106

三、与试验机有关的因素106

三、试验操作要点107

四、试验结果表示107

第八节 落锤试验107

一、试验原理107

二、试样108

三、试验装置109

四、试验操作要点109

五、落锤试验的应用111

思考题111

第一节 金属弯曲试验112

第七章 金属工艺性能试验112

一、试样113

二、试验设备114

三、试验方法116

四、试验结果评定117

第二节 金属杯突试验117

一、试样117

二、试验设备118

三、试验方法118

第三节 金属线材扭转试验119

四、试验结果评定119

一、试样120

二、试验设备120

三、试验方法120

四、试验结果评定121

一、试样122

二、试验设备122

三、试验方法122

一、试样123

第五节 金属反复弯曲试验123

四、试验结果评定123

二、试验设备124

三、试验方法125

四、试验结果评定126

第六节 金属管工艺性能试验126

一、金属管扩口试验126

二、金属管弯曲试验127

三、金属管卷边试验128

四、金属管压扁试验129

第四节 金属顶锻试验129

思考题131

第八章 金属疲劳试验132

第一节 疲劳试验的工程意义和分类132

一、疲劳的定义及疲劳试验的重要性132

二、疲劳试验的分类132

三、疲劳破坏的特征133

第二节 循环应力134

第三节 高周疲劳试验135

一、S-N 曲线和疲劳极限135

二、金属弯曲疲劳试验136

第四节 低周疲劳试验143

一、低周疲劳现象和特点143

二、试样及试验设备144

三、试验方法146

思考题151

第九章 金属断裂韧性试验152

第一节 断裂力学的基本概念152

一、线弹性断裂力学152

二、弹塑性断裂力学157

第二节 平面应变断裂韧性 K?的测定161

一、平面应变断裂韧性 K?的定义及测试要求161

二、试样的制备161

三、K?的计算164

四、K?有效性的检验165

第三节 金属裂纹尖端张开位移 CTOD 的测定166

一、裂纹尖端张开位移 CTOD166

二、试样的制备166

三、试验方法和试验结果的处理167

一、J 积分和断裂韧度?170

第四节 金属材料延性断裂韧度?的测定170

二、试验方法和试验结果的处理173

第五节 疲劳裂纹扩展速率 da/dN 的测定175

一、疲劳裂纹扩展的特点和规律175

二、试样的制备176

三、试验方法和试验结果的处理178

第六节 疲劳裂纹扩展门槛值△Kth 的测定180

一、研究和测定△Kth 的目的180

二、试验的准备181

二、测定△Kth 的3种方法181

思考题184

第十章 金属高温强度试验185

第一节 高温下金属材料的力学性能185

一、高温下金属材料的力学行为185

二、高温强度试验的重要性185

三、高温下金属材料的力学性能185

第二节 高温蠕变试验186

一、蠕变现象与特征186

二、蠕变试验方法188

三、试验结果的处理190

一、持久强度的定义和技术意义192

二、持久塑性和缺口敏感性192

第三节 持久强度试验192

三、持久强度试验方法193

四、试验数据的处理195

第四节 应力松弛试验200

一、应力松弛现象与理论200

二、应力松弛试验方法201

三、数据处理与评定206

第五节 高温试验的温度控制与测量207

一、温度控制的要求207

二、温度控制系统的组成208

三、温度测量209

思考题211

第十一章 电测力学212

第一节 电阻应变计212

一、电阻应变计212

二、电阻应变计的主要性能指标214

三、电阻应变计的粘贴和接线工艺214

第二节 电阻应变仪216

一、电桥测量电路的工作原理216

二、电阻应变仪的应用217

一、应力与应变218

第三节 电阻应变测量及应力计算218

二、温度补偿219

三、几种基本受力类型的应力测定220

思考题221

第十二章 塑料力学性能测试222

第一节 塑料的特性及试样制备222

一、塑料力学性能测试的特点222

二、试样的制备222

第二节 拉伸性能试验223

二、试样类型和尺寸223

一、试验原理223

五、试验机的要求223

四、塑料试样状态调节223

三、测试标准环境的要求223

三、试验速度的选择224

四、拉伸应力-应变曲线225

五、试验步骤及要点225

六、试验结果的计算和表示225

第三节 弯曲性能试验226

一、试验原理226

三、试验方法要点227

二、试样尺寸227

四、试验结果的计算和表示228

第四节 压缩性能试验229

一、试验原理229

二、试样尺寸229

三、试验设备230

四、试验步骤要点230

五、试验结果的计算230

第五节 硬度试验231

一、邵氏硬度试验231

二、洛氏硬度试验232

三、球压痕硬度试验233

第六节 冲击性能试验234

一、简支梁冲击试验235

二、悬臂梁冲击试验238

思考题240

第十三章 试验数据的统计处理241

第一节 试验数据的表示法241

一、试验数据的列表表示法241

二、试验数据的图形表示法242

三、试验数据的方程表示法244

第二节 概率论和数理统计的基本概念245

一、概率论基础245

三、数理统计的基本概念及应用248

第三节 力学性能试验结果的统计处理249

一、静强度试验结果的统计处理249

二、疲劳试验结果的统计处理250

第四节 试验结果的不确定度251

一、测量不确定度的定义251

二、测量不确定度的分类251

三、不确定度的评定步骤256

四、试验结果及其不确定度的有效位数257

五、不确定度的报告及表示257

第五节 误差理论的基本概念258

一、真值及近似真值258

二、误差的定义及分类258

三、几种常用的误差表示法260

四、误差的传递260

思考题262

附录 金属力学及工艺性能试验国家标准目录264

参考文献267