材料力学材料在拉压时的力学性能(水电)详解.ppt

* * 重点内容 拉压时的应力应变曲线及特征 塑性指标 塑性材料与脆性材料 力学性能—— 实验目的——确定材料变形和破坏方面的重要性能指 标，以作为强度和变形计算的依据。 例如： 拉压强度条件 其中极限应力 怎么确定？ 在外力作用下，材料在变形与破坏方面所表现出来的特性，也称机械性能(由实验来测）。 胡克定律计算变形： （? ≤ ? p ） 其中的弹性模量 及比例极限 怎么确定？ 其中泊松比 怎么确定？ 一、拉伸试验 4.加载方式和记录： 1.目的：测定材料拉压时的力学性能 2.设备：全能试验机，变形仪 3.试件： 标准试样 标距 l , l =10d , l = 5d（圆) 标点 标点 F F d l 渐加静载荷——由零开始, 缓慢增加至终值。 记录加载过程中载荷F 与伸长⊿l 的关系。 二、低碳钢拉伸时的力学性质 低碳钢：含碳量低于0.3﹪ 标点 标点 F F d l 1.拉伸图 拉伸图 F Δl 2.应力-应变图（σ-ε图） 克服拉伸图的尺寸效应，以及直观反映材料的力学性能。 σ ε l ——原长 名义应力 名义应变 A——初始横截面面积 ①弹性阶段 elastic stage 线弹性阶段（比例阶段）： 比例极限?p 特点：变形是完全弹性的 σ ε ?e ?p 弹性极限?e elastic limit 胡克定律 ? = E? （? ≤ ? p ） 几何意义： ? -? 曲线比例阶段直线斜率； 物理意义：材料抵抗弹性变形的能力。 σ ε ?e ?p E——弹性模量 单位： Pa, 1 GPa = 109 Pa ? = E? ②屈服阶段 yield stage 特点： σ ε σs 特征应力：屈服极限σs Q235钢 ?s =235MPa 应变增加，应力几乎不增加。材料失去抵抗变形的 能力。 ——屈服(流动） 滑移线 方位—与轴线成45° 原因—最大剪应力 机理—晶格滑移 45° σ ε σs ③强化阶段 strengthing stage 特点： 材料恢复变形抗力， ? -? 关系非线性， 滑移线消失， 试件明显变细。 σ ε σb 特征应力：强度极限? b ④颈缩阶段（局部变形阶段） stage of local deformation 特征：颈缩现象 σ ε ? ε 残余应变 εp 3. 特征应力 ? ε 强度极限? b 屈服极限? s 弹性极限? e 比例极限? p 4.塑性指标 ⑴ 断后伸长率（延伸率）δ 塑性材料 δ ＞ 5﹪ ⑵ 断面收缩率 ψ Q235钢 ψ = 60﹪ 脆性材料 δ ＜ 5﹪ Q235钢 δ = 20～30﹪ 铸铁 δ ＜0.5﹪ ? ? 5.卸载定律 拉伸过程中在 某点卸载，σ-ε 将按照比例阶 段的规律变化， 直到完全卸载。 卸载 卸载后重新加载， σ-ε则按卸载路径变 化，至卸载点附近后 则回到未经卸载的曲 线上。 卸载再加载规律： ? ε 再加载 冷作硬化 cold hardening 在强化阶段卸载，材料的屈服极限提高，塑性降低。 ? ε 原屈服极限 现屈服极限 原残余应变 现残余应变 三、其他塑性材料拉伸 σ ε 16锰钢 σ ε 退火球墨铸铁 σ ε 锰钢 σ ε 玻璃钢 * * * 武汉大学土建学院工程力学 *