专题一 金属材料受到的载荷及其强度和塑性（教案）-山东省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题一. 金属材料受到的载荷及其强度和塑性（教案）-《金属加工基础》 机工版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解载荷在金属材料中的作用及重要性。 2. 掌握不同类型的载荷对金属材料的影响和作用机理。 3. 能够进行载荷的基本计算及应用。 4. 熟悉金属在受力状态下的表现和行为。 5. 了解金属材料的强度和塑性指标及其在工程实践中的应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1、 载荷的含义 载荷的含义在不同的学科或领域中是不同的。例如，在机械设计中，载荷通常是指施加于机械或结构上的外力；在动力机械中，载荷通常是指完成工作所需的功率；在电动机工程中，载荷则是指电气装置或元件从电源所接受的功率。另外，有时也把某种能引起机械结构内力的非力学因素称为载荷。 2、 载荷的类型 载荷可以从不同的角度进行分类。 (1)根据载荷的大小、方向和作用点是否随时间变化分类可以将载荷分为静载荷和动载荷。其中，静载荷包括不随时间变化的恒载荷(如自重)和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载荷(如锅炉压力)；动载荷包括短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤)、随时间作周期性变化的循环载荷或周期载荷(如空气压缩机的曲轴)和非周期变化的随机载荷(如汽车发动机的曲轴)。 (2)根据载荷对杆件变形的作用分类可将载荷分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等。 1)拉伸载荷。拉伸载荷是最常见的载荷，其特点是两力的方向与构件的轴线一致，且相互背离(图1-1)，如起重机钢丝绳在起吊重物时所受到的载荷就是拉伸载荷。 2)压缩载荷。压缩载荷的方向与构件的轴线一致，且两力的方向是相对的(图1-2)，如机床底座承受的自身重量的压力、液压机械中活塞受到的压力等都是压缩载荷。 3)弯曲载荷。当物体受到垂直于其轴线的外力的作用时，物体将发生弯曲变形，物体受到的这种载荷就是弯曲载荷。例如，机床在进行切削加工时，工件或机床主轴、刀具会受到弯曲载荷的作用；此外，齿轮传动轴(图1-3)、汽车减振弹簧、飞机的机翼、建筑物大梁等在工作时也会受到弯曲载荷的作用。 4)剪切载荷。被剪切物体受到大小相等、方向相反，作用线不在同一直线上，并且作用距离很近的两力的作用，这种载荷称为剪切载荷。物体受到一对剪切力的作用时，将沿剪切面发生错动而导致其破坏。例如，采用螺栓联接的零件在工作时就受到剪切力的作用(图1-4)；在冲压工序中，利用冲模冲裁板料时，板料也受到剪切力的作用。 5)扭转载荷。当物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于轴线的外力偶的作用时，这种载荷称为扭转载荷。例如，转动汽车方向盘，方向盘就受到了扭转载荷(图1-5)；此外，传动轴、钻头、丝锥等在工作时也受到扭转载荷的作用。 三、载荷的计算 载荷通常可用计算方法或实测方法求得。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷(又称额定载荷)，它未考虑载荷随时间作用和分布的不均匀性，以及其他零件受力情况等因素。这些因素的综合影响常用载荷系数作修正。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷，它是设计计算的依据。 四、金属受力现象 金属在外力的作用下将发生变形和破坏，其一般变化过程是：弹性变形→塑性变形一断裂。弹性变形是指金属在外力的作用下改变其形状和尺寸，在外力卸除后又回复到原始形状和尺寸的特性。塑性变形是指金属在断裂前发生的不可逆的永久变形。永久变形是指金属在力的作用下产生的形状、尺寸的改变，外力去除后，不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。金属受外力作用后，导致金属内部之间相互作用的力，称为内力。单位面积上的内力，称为应力/(N/mm²或MPa)。金属的强度指标就是用应力来度量的。应变是指由外力所引起的金属原始尺寸或形状的相对变化(%)。金属材料的力学性能是指金属材料在外力的作用下所表现出来的性能。金属材料的力学性能是评定金属材料质量的主要依据，也是零件设计和选材的主要依据。按外加载荷性质的不同(如拉伸载荷、压缩载荷、扭转载荷、冲击载荷、循环载荷等)，金属材料的力学性能指标可分为强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 [真题练讲] 1.(2018年山东省统一考试)金属材料的冷加工硬化效应是指材料在何种情况下硬度会变高？ A. 在高温下进行加工 B. 在低温下进行加工 C. 在常温下进行加工 D. 在真空环境下进行加工答案：C。在常温下进行加工。冷加工会导致金属材料晶粒的变形和位错的增多，从而使材料硬度增高。 2.(2018年江苏省统一考试) 金属材料的回弹现象是指何种情况下加工后的钢材会出现变形恢复的现象？ A. 扭转加工后 B. 压缩加工后 C. 拉伸加工后 D. 弯曲加工后 答案：B。压缩加工后。回弹现象指的是材料在受到压缩应力后，一部分应变会在去除载荷后恢复，使材料产生变形恢复的现象。 3.(2019年山东省统一考试)