工程力学课件GCLX8材料拉压力学性能.ppt

第8章 材料拉伸和压缩时的力学性能 §8-1 材料拉伸时的力学性能 §8-2 材料压缩时的力学性能 §8-3 材料的许用应力 §8-4 应力集中的概念 8.1.1 试验条件及测试系统 1.试验条件：常温(20℃)；静载；标准试件。 力学性能：材料在外力作用下表现出的变形、破坏特性。 8.1 材料拉伸时的力学性能 材料的力学性能←材料的相关力学性能试验。 拉伸试件 GB/T228-2002 典型的塑性材料-低碳钢； 典型的脆性材料-铸铁 2.测试系统：材料试验机；引伸仪；数据采集与处理系统 8.1.1.1 低碳钢的拉伸试验曲线 起始加载?试件破断全过程 低碳钢：含碳量≤0.3％ 常温、准静态拉伸 低碳钢的拉伸图 低碳钢的应力-应变曲线(? -? 图) 低碳钢的应力-应变曲线 低碳钢拉伸的四个阶段： I :弹性阶段 II :屈服阶段 III:强化阶段 IV:局部变形阶段 （颈缩） 低碳钢的应力-应变曲线(续) 低碳钢的应力-应变曲线 四个极限应力： 比例极限 弹性极限 屈服极限 强度极限 I 弹性阶段 oA 比例段:  AB--曲线段: ?p -- 比例极限 E -- 弹性模量 ?e -- 弹性极限 近似地， ?p =?e 胡克定律 II 屈服（流动）阶段(BC段） ?s – 屈服极限 ←塑性材料的失效应力 拉伸过的铜-铝单晶体试件 屈服强度-当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到 塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下 屈服强度。 s s III 强化阶段 ?b – 强度极限 -脆性材料的失效应力 -主要的材料强度指标 卸载规律 H O1 O2 IV 局部变形阶段（颈缩） 材料完全失效 颈缩（较大塑性变形） ?断裂（韧性） 低碳钢试件颈缩与断裂 εe – 弹性应变 εp – 塑性应变 ε – 全应变 拉伸应变 8.1.1.2 材料的两个塑性指标 延伸率－ 脆性、塑性及其相对性 截面收缩率－ -脆性 -塑性 -相对性：加载速度、 环境温度、应力状态 8.1.1.3 冷作硬化与冷作时效 冷作硬化/冷作时效?提高强度，节省材料，但降低塑性 。 冷作硬化-对加劲钢筋、枪管炮筒、水压机气缸等； 冷作硬化 冷作时效 冷作时效-建筑施工中钢筋的预应力处理等。 8.1.2 其他塑性材料拉伸时的力学性能 名义屈服极限－ 无明显屈服阶段的塑性材料，对应塑性 应变为0.2%时的应力值。记作 。 8.1.3 灰口铸铁拉伸时的力学性能 ?ｂt -铸铁拉伸强度极限 割线弹性模量 延伸率 例8-1 Q235钢拉伸试样，直径d =10 mm，标距l =100 mm。当荷载读数为F =10 kN时，测得工作段伸长为?l =0.0607 mm，直径缩小为?d =0.0017 mm。试求此时横截面上的正应力?，并求出材料的弹性模量E和泊松比?。已知Q235钢的比例极限为?P=200MPa。 解：当F =10 kN时，横截面上正应力 故，材料在线弹性范围内。 例8-2 某材料拉伸试样的应力-应变曲线如图，试确定： （1）材料的弹性模量 和比例极限 ； （2）当应力增加到 MPa 时，材料的正应变 ，以及相应的弹性应变 和塑性应变 。 第8章 材料拉伸和压缩时的力学性能 §8-1 材料拉伸时的力学性能 §8-2 材料压缩时的力学性能 §8-3 材料的许用应力 §8-4 应力集中的概念 8.2 材料压缩时的力学性能 低碳钢压缩应力-应变曲线 低碳钢拉压性能相同 压缩试件 金属：圆柱体 混凝土：立方体 灰口铸铁压缩应力-应变曲线 8.2 材料压缩时的力学性能（续） 铸铁拉、压性能不同 ?抗压能力高于抗拉 ?脆性材料宜承压 脆性材料特性 思考 -为何铸铁试件压缩破坏断面的法线与轴线大致成45~55?夹角？ 第8章 材料拉伸和压缩时的力学性能 §8-1 材料拉伸时的力学性能 §8-2 材料压缩时的力学性能 §8-3 材料的许用应力 §8-4 应力集中的概念 8.3 许用应力 安全系数的影响因素 许用应力： n 极限应力： 安全系数： －实际结构与计算简图的差异； －载荷估计的准确性； －材料性质的差异； －计算理论的近似性，等等 安全/经济 第8章 材料拉伸和压缩时的力学性能 §8-1 材料拉伸时的力学性能 §8-2 材料压缩时的力学性能 §8-3 材料的许用应力 §8-4 应力集中的概念 8.4 应力集中的概念 应力集中系数 应力集中现象-截面尺寸突变而导致的局部应力显著增大。 8.4 应力集