材料的力学性能应力应变关系.ppt

第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-5 应变能 （2）应变能分析 储存在单元体内的变形能一般亦称应变能。单位体积中积蓄的应变能称为应变比能或应变能密度。 单向应力状态下的应变能 该图表示单元体受单向应力?x作用，右图给出了相应的变形。 单元体内的应变能密度 将从杆件拉伸得到的结论应用于该单元体中，那么， x 方向的力?xdydz 在 x 方向位移 ?xdx上所做的功，即为储存在该单元体内的应变能，即 * * 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-1 材料的力学性能与基本实验 材料在外力作用下所表现出的变形和破坏方面的特性，称为材料的力学性能。 材料不同，其力学性能也不同。 同一种材料，随着加载速率、温度等所处的工作环境的不同，其力学性能也不相同。 本章只介绍材料在常温、静载、通常工作环境下的力学性能。 最基本的实验是材料的轴向拉伸和压缩实验。 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-1 材料的力学性能与基本实验 试验时首先要把待测试的材料加工成试件，试件的形状、加工精度和试验条件等都有具体的国家标准或部颁标准规定。例如，国家标准 GB6397 — 1986《金属拉伸试验试样》中规定拉伸试件截面可采用圆形和矩形两种。 拉伸试件 压缩试件 短圆柱试件 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 将试件装卡在材料试验机上进行常温、静载拉伸试验，直到把试件拉断为止，试验机的绘图装置会把试件所受的拉力 F 与试件的伸长量 ?l 之间的关系自动记录下来，绘出一条曲线 F - ?l曲线，称为拉伸图。 除去尺寸因素，变为 应力-应变曲线。即 s-e 曲线。 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 分析曲线，有几个特征点，把曲线分成 四 部分，说明低碳钢拉伸时，变形分为 四个阶段。 将试件装卡在材料试验机上进行常温、静载拉伸试验，直到把试件拉断为止，试验机的绘图装置会把试件所受的拉力 F 与试件的伸长量 ?l 之间的关系自动记录下来，绘出一条曲线 F - ?l曲线，称为拉伸图。 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第一阶段——弹性变形阶段 （曲线ob段 ） 在此阶段任一时刻时，将载荷慢慢减少（称卸载）为零，变形会消失。b 点对应的应力称材料的弹性极限。即，材料处于弹性变形阶段时所能承受的最大应力，用 表示，即 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第一阶段——弹性变形阶段 （曲线ob段 ） 该阶段，曲线有很大一段是直线段（oa直线段），说明应力应变成正比关系 ，即 E 为比例常数，是材料的弹性模量，它反映了材料抵抗弹性变形的能力。 胡克定律 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第一阶段——弹性变形阶段 （曲线ob段 ） a 点对应的应力称材料的比例极限。即，材料应力应变处于正比例关系阶段时所能承受的最大应力，用 表示，即 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第二阶段——屈服（流动）阶段 （曲线bc段 ） 外力在小范围内波动，但变形显著增加。即，材料暂时失去了抵抗变形的能力。 在此阶段某一时刻卸载为零，弹性变形消失，而还有一部分变形被永久地保留下来，称此变形为塑性变形。试件表面出现滑移线（与试件轴线成45度角度）。 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第二阶段——屈服（流动）阶段 （曲线bc段 ） 曲线最低点所对应的应力，称为材料的屈服点，用 表示，即 第4章 材料的力学性能 应力应变关系 4-2 轴向拉伸与压缩实验 （1）低碳钢的拉伸试验 第三阶段——强化阶段 （曲线ce段 ） 过了屈服阶段，材料又恢复了抵抗变形的能力，称为强化。曲线最高点所对应的应力，称为材料的强度极限，用 表示。强度极限是材料在整个拉伸过程中所能承受的最大应力，即 第4章 材料的力学性能