低碳钢的拉伸应力.ppt

一、力学性能的定义 力学性能是指材料在外加载荷与环境因素联合作用下表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷引起变形和断裂的能力。 拉伸实验是应用最广泛的力学性能实验方法。拉伸实验测定的力学性能指标称为拉伸性能，是材料的基本力学性能，是各种材料结构强度设计的主要依据，是评定、选定材料的主要依据。 对于某些脆性材料，一般采用弯曲或压缩实验测定材料力学性能。 二、拉伸试验中的基本概念 应力：应力是在它所作用面积上的力，用N/mm2表示。 在米制单位中，用千帕（kPa）或兆帕（MPa）表示。 1)圆形截面 2)矩形截面 l0 a b 拉应力是能够使材料伸长的应力。 压应力是能使材料缩短的应力。 剪切应力是能使材料沿应力平行方向产生位移的应力。 扭转应力是能使材料的两个底面沿相反方向产生扭动的应力。 四种形式的应力 应变是被测试材料尺寸的变化率，它是加载后应力引起的尺寸变化。 由于应变是一个变化率，所以它没有单位。 应变的计算 有关拉伸试样的基本术语 原始标距(Lo)：施力前的试样标距。 断后标距(Lu)：试样断裂后的标距。 平行长度(Lc)：试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。 断后伸长率(A)：是断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。 断面收缩率(Z)：断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之比的百分率。 低碳钢的拉伸应力-应变曲线 O 应力 应变 弹性阶段 下屈服强度 ReL 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段 断裂 抗拉强度(Rm)：tensile strength 相应最大力(Fm)的应力。 S0：试样原始横截面积 屈服强度：yield strength 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。 上屈服强度(ReH)：upper yield strength 试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。 下屈服强度(ReL)：lower yield strength 在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。 根据低碳钢应力-应变曲线不同阶段的变形特征，整个拉伸过程依次分为： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 弹性阶段：当外力解除后变形能够全部消除、恢复原状，为弹性变形。 屈服阶段：开始产生塑性变形，即当外力解除后，变形不能完全恢复，而残留下一部分变形。 强化阶段：经过屈服阶段后，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。 颈缩阶段：在试件某一薄弱的横截面处发生急剧的局部收缩，横截面面积迅速减小，塑性变形迅速增加。 a)试样 b)拉伸 c)颈缩 d)断裂 颈缩 上屈服点的数值与试样形状、加载速度等因素有关，一般是不稳定的；下屈服点则有比较稳定的数值，能够反映材料的性能。通常就把下屈服点称为屈服点，而下屈服点对应的应力值称为屈服强度。 规定非比例延伸强度(Rp) 非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率，例如RP0.2， 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 其他金属材料的拉伸实验和低碳钢拉伸实验方法相同，但材料所显示出来的力学性能有很大差异。下图给出了锰钢、硬铝、退火球墨铸铁和45 钢的应力-应变图。这些材料都是塑性材料，但前三种材料没有明显的屈服阶段。对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常规定以产生0.2%塑性应变时所对应的应力值作为材料的名义屈服极限，以RP0.2表示。 抗拉强度Rm 抗拉强度(Rm) ---试样拉伸过程中最大试验力所对应的应力。 断后伸长率---试样拉断后，标距部分的残余伸长与原始标距的百分比。 断后伸长率A的测定：将拉断后的试样的断裂部分在断裂处紧密对接在一起，测出试样断裂后标距间的长度Lμ。 断面收缩率 Z --试样拉断后，颈缩处横截面的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 断面收缩率Z的测定：测出断裂后试样颈缩处最小横截面积 Su。 颈缩 铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同，但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢，其应力应变曲线如图2－5所示。铸铁从开始受力直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段，也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线，这说明引起试样破坏的原因是最大拉应力。 第二节：硬度 硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力 常用测量硬度的方法 布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 布氏硬度 HB ( Brine