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 CTOD 166
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