力学-刘鸿文第二章2-2范例.ppt

一、低碳钢拉伸时的力学性能 几种非金属材料的力学性能 温度降低，塑性降低，强度极限提高 P(kN) - - - - - - 0 5 10 15 302010 0 Dl(mm) 纯铁 - - - - - - 0 5 10 15 302010 0 P(kN) Dl(mm) 中碳钢 力学性能———指材料受力时在强度和变形方面表现出来的性能。 塑性变形又称永久变形或残余变形 塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢 脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料 §2–4 材料拉伸的机械性能 材料的机械性质通过试验测定，通常为常温静载试验。试验方法应按照国家标准进行。 国家标准规定《金属拉伸试验方法》 （GB228—2002) L L=10d L=5d 对圆截面试样： 对矩形截面试样： 国家标准不仅规定了试验方法，对试件的形式也作了详细规定 当 l=10d 时的试件称为长试件，为推荐尺寸 当 l=5d 时的试件称为短试件，为材料尺寸不足时使用 标准试件 液压式材料试验机 材料的力学性能在材料试验机上进行测试。材料试验机的式样有很多，但大多为机械传动或液压传动。 电子拉力试验机 20kN试验机 10kN试验机 电子拉力试验机 P P 拉伸图：P ~ ΔL 曲线 应力－应变曲线： s ~ e 曲线 L0 σ ε P ΔL s = P /A0 e = ΔL / L0 σ ε O 名义应力(Nominal stress) 比例极限σP 弹性阶段Elastic stage 弹性极限σe B A 屈服应力σs C 真应力(True stress) F 局部化阶段Localization stage 断裂 E 强化阶段Hardening stage 强度极限σb D 屈服阶段Yielding stage O a b c d ①弹性阶段 — 比例极限 — 弹性极限 虎克定律 弹性摸量 ②屈服阶段 — 屈服极限 ③强化阶段 — 强度极限 ④局部变形阶段 e 塑性材料的卸载(unloading)过程 O σ ε 残余(塑性)应变 重新加载(reloading) 弹性回复 α 卸载 α 卸载 加载 加载 P a b c d e f 卸载定律 冷作硬化 材料在卸载过程中应力与应变成线形关系。称为：卸载定律 。 在常温下把材料冷拉到强化阶段，然后卸载，当再次加载时，材料的比例极限提高而塑性降低。这种现象称为冷作硬化。 延伸率 (Percent elongation) 截面收缩率(Percent reduction in area) 与 表征材料破坏后的塑性变形程度。 与试件的原始尺寸L/d有关； 与试件的原始尺寸无关。 塑性材料 脆性材料 5% 5% 在工程中按 区分 塑性材料和脆性材料 韧性指标: L1 A1 注意：材料拉断后经过卸载得到残余应变εp应变实质就是延伸率δ 按照国家标准规定， 取对应于试件产生0.2%的塑性应变(εp=0.2%)的应力作为屈服点,称为“条件屈服点”,用σ0.2 表示名义屈服应力。 “名义屈服应力”σ0.2 有些塑性材料(如:铝合金)没有明显的屈服平台。 σ ε 由于无法确定其屈服点,只能采用人为规定的方法。 b σ ε 0.2% o 与σ－ε曲线相交点对应的应力即为σ0.2　. 2 . 0 s 确定的方法是: 在ε轴上按刻度取0.2％（即：0.002）的点, 对此点作平行于σ－ε曲线的直线段的直线(斜率亦为E), 合金钢20Cr 高碳钢T10A 螺纹钢16Mn 低碳钢A3 黄铜H62 二、其它塑性金属材料的拉伸曲线 特点： 无屈服过程 无塑性变形 无塑性指标 σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。 三、脆性材料的拉伸性能 试件： 金属材料－短圆柱 混凝土、石料－立方体 d L b b L L/d(b): 1---3 国家标准规定《金属压缩试验方法》 （GB7314—87) §2–5 材料压缩的机械性能 低碳钢压缩 压缩时由于横截面面积不断增加，试样横截面上的应力很难达到材料的强度极限，因而不会发生颈缩和断裂。 塑性材料的压缩 塑性材料的压缩强度与拉伸强度相当: (σS)t≈ (σS)c 脆性材料的压缩 脆性材料的压缩强度远大于拉伸强度: (σb)c (σb)t 混凝土 木材 机械性能思考题 1 2 3 三种材料的应力 应变曲线