材料在拉伸和压缩时的力学性能分析.ppt

1.试验条件 (Test conditions） §2-4 材料在拉伸和压缩时的力学性能 (Mechanical properties of materials in axial tension and compression) 一、实验方法(Test method) （1） 常温: 室内温度 （2） 静载: 以缓慢平稳的方式加载 （3）标准试件：采用国家标准统一规定的试件 作业：习题2-3/6/13 作业：习题2-7/11/14/ /29 作业：习题2-45/52 作业：习题2--58/63/ /68 2.试验设备(Test instruments) （1）微机控制电子万能试验机 （2）游标卡尺 二、拉伸试验(Tensile tests) 先在试样中间等直部分上划两条横线这一段杆称为标距 l (original gage length). l = 10d 或 l =5d 1. 低碳钢拉伸时的力学性质 (Mechanical properties for a low-carbon steel in tension) （1）拉伸试样 d l 标距 （2） 拉伸图 ( F-? l 曲线 ) 拉伸图与试样的尺寸有关. 为了消除试样尺寸的影响，把 拉力F除以试样的原始面积A， 得正应力；同时把? l 除以标距 的原始长度l ，得到应变. 表示F和? l关系的曲线， 称为拉伸图 (tension diagram) F O Δl e f h a b c d d ′ g f ′ Δl0 ? p （3）应力应变图 表示应力和应变关系的曲线，称为应力-应变图(stress-strain diagram) （a） 弹性阶段 试样的变形完全弹性的. 此阶段内的直线段材料满足 胡克定律 (Hooke’s law) 比例极限(proportional limit) ? f O f ′ h ? a 弹性阶段是构件正常工作应力的范围。 弹性阶段的应变范围在千分之几，弹性阶段的变形并不明显。是小变形理论的一个基础。 b点是弹性阶段的最高点. 弹性极限 (elastic limit) ? p ? f O f ′ h ? a b ? e ? s ? e ? p ? f O f ′ h ? a b c 当应力超过b点后，试样的荷载基本不变而变形却急剧增加，流动阶段的应变范围是弹性阶段应变的10到15倍，所以，流动阶段的应变可达百分之十，流动阶段的变形比较明显。变形不可恢复，是塑性变形。这种现象称为屈服(yielding). c点为屈服低限 屈服极限 (yielding strength) （b） 屈服阶段 ? s ? b （c）强化阶段 过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力， 要使它继续变形必须增加拉力. 这种现象称为材料的强化 (hardening) e点是强化阶段的最高点 强度极限 (ultimate Strength) ? e ? p ? f O f ′ h ? a b c e （d） 局部变形阶段 过e点后，试样在某一段内的横截面面积显箸地收缩，出现 颈缩 (necking)现象，一直到试样被拉断. ? s ? b ? e ? p ? f O f ′ h ? a b c e 试样拉断后，弹性变形消失，塑性变形保留，试样的长度由 l 变为 l1，横截面积原为 A ，断口处的最小横截面积为 A1 . 断面收缩率 (percent reduction in area ) 伸长率 (percent elongation) ? ≧5%的材料，称作塑性材料 (ductile materials) ? 5%的材料，称作脆性材料 (brittle materials) （4）伸长率和端面收缩率 （5）卸载定律及冷作硬化 卸载定律 (unloading law) 若加栽到强化阶段的某一点d 停止加载,并逐渐卸载,在卸载 过程中,荷载与试样伸长量之间 遵循直线关系的规律称为材料的 卸载定律 (unloading law). ? a b c e f O g f ′ h ε d ′ d 在常温下把材料预拉到强化阶段然后卸载,当再次加载时,试样在线弹性范围内所能承受的最大荷载将增大.这种现象称为冷作硬化 冷作硬化 ?e - 弹性应变(elastic strain) ?p - 塑性应变(plastic strain) ? a b c