第六章 材料力学性能.ppt

本部分主要内容: 1. 材料拉伸时的力学性能 2. 材料压缩时的力学性能 材料力学 Mechanics of Materials Youth means limitless possibilities. 年轻就意味着无限的可能。 第六章 材料力学性能 材料的力学性能是指: 材料在外力作用下表现出来的变形、破坏等方面的特性。它主要通过实验来测定。 实验均是在常温下，以缓慢平稳的方式进行加载的，也称为常温静载试验。 1、拉伸试验的目的 A、测定低碳钢拉伸的力学性能。 B、测定灰口铸铁的抗拉强度。 2、试验仪器 A、万能材料试验机 C、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸曲线。 B、游标卡尺 C、试样刻线机 第一节 材料拉伸时的力学性能 具有拉伸、压缩、弯曲及剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机. 1）加载部分，利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。 2）测力部分，指示试件所受载荷大小的机构。 3、液压式万能试验机 万能材料试验机一般由两个基本部分组成； 4、拉伸试验的试样 国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》 试件中段用于测量拉伸变形，此段长度称为“标距”l，两端较粗部分是夹持部分，为装入试验机夹头用。 长试件： 短试件： 5、低碳钢拉伸试验的过程 （1）在画线器上对试件画上标距，并在其内分若干等分格。 （2）量试件直径。 （3）估计所需要的最大载荷，选择测力度盘。 （4）调整试验机，装卡试件。 （5）加载，观察试件拉伸时的四个阶段，记录数据，绘制F -DL曲线。 （6）关闭送油阀，关闭油泵电机,打开回油阀，取下试件。 （7）测量断后数据，分析整理数据。 6、s-e 曲线图 由测量得到的F -DL曲线可以转换为s-e 曲线。 7、低碳钢Q235拉伸曲线的四个阶段 对低碳钢Q235试件进行拉伸试验，通过s-e 曲线，整个试验过程可以分为四个阶段: 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段 8、低碳钢Q235拉伸曲线的四个阶段—弹性阶段 Oa段应力与应变成正比 弹性模量E是直线Oa的斜率 直线部分的最高点a所对应的应力称为 比例极限，sp Oa段材料处于线弹性阶段 ab段不再为直线，但解除拉力后变形仍可完全消失（弹性变形），材料只出现弹性变形的极限值---弹性极限，st 当应力大于弹性极限后，若再解除拉力，则试样会留下一部分不能消失的变形---塑性变形。 9、低碳钢Q235拉伸曲线的四个阶段—屈服阶段 应力基本保持不变，应变显著增加?屈服/流动 表面磨光的试样屈服时，表面将出现与轴线大支成45度倾角的条纹，这是由于材料内部相对滑移形成的，称为滑移线。 在屈服阶段内的最高应力和最低应力称为上屈服极限和下屈服极限。 上屈服极限的数值与试件形状、加载速度等因素有关，一般是不稳定的。 下屈服极限则有比较稳定的数值，能够反映材料的性能 通常把下屈服极限称为屈服极限或屈服点 材料屈服表现为显著的塑性变形，而零件的塑性变形将影响机器的正常工作，所以屈服极限是衡量材料强度的重要指标 Q235 ss=235MPa 10、低碳钢Q235拉伸曲线的四个阶段—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。 最高点e所对应的应力： 材料所能承受的最大应力，称为 强度极限或抗拉极限，它是衡量材料强度的另一个重要指标。 在强化阶段中，试样的横向尺寸有明显的缩小。 11、低碳钢Q235拉伸曲线的四个阶段—颈缩阶段 12、断后延伸率和断面收缩率 （1）断后延伸率 ——断裂时试验段的残余变形，l——试件原长 ??5%的材料为塑性材料； ?? 5%的材料为脆性材料。 （2）断面收缩率 ——断裂后断口的横截面面积，A——试件原面积 Q235的断面收缩率??60%。 13、卸载定律及冷作硬化 如果把试件拉到超过屈服极限的d点: 此时卸载 应力应变关系沿dd’回到d’点 dd’与Oa平行 卸载过程中，应力和应变按照直线规律变化 这就是卸载定律 卸载后短期内再次加载: 可见在再次加载时，直到d点以前的材料的变形都是弹性的，过了d点才开始出现塑性变形。 第二次加载时，其比例极限得到了提高，但是塑性变形和延伸率却有所下降，这种现象称为冷作硬化 工程中经常利用冷作硬化来提高材料的弹性阶段，如起重的钢丝绳和建筑用的钢筋，常以冷拔工艺提高强度。又如对某些零件进行喷丸处理，使其表面发生塑性变形，形成冷硬层，以提高零件表面层的强度。但另一方面，零件初加工后，由于冷作硬化使材料变硬变脆，给下一步加工造成困难，很容易产生裂纹，往往需要在工序之间安排退火，以消除冷作硬化