材料力学弯曲幻灯片.ppt

拉伸试验 压缩试验 （万能试验机和变形仪） 第二章 轴向拉伸和压缩 实验装置的构造及其原理图 第二章 轴向拉伸和压缩 Ⅱ. 低碳钢试样的拉伸图及低碳钢的力学性能 拉伸图 纵坐标——试样承受的荷载F(也称为抗力) 横坐标——试样工作段的伸长量 第二章 轴向拉伸和压缩 1、低碳钢试样在整个拉伸过程中的四个阶段： (1) 阶段Ⅰ—— 弹性阶段 第二章 轴向拉伸和压缩 (2) 阶段Ⅱ—— 屈服阶段 (3) 阶段Ⅲ——强化阶段 (4) 阶段Ⅳ——局部变形阶段 1、低碳钢试样在整个拉伸过程中的四个阶段： (1) 阶段Ⅰ——弹性阶段 变形完全是弹性的，且Δl与F成线性关系，即此时材料的力学行为符合胡克定律。 第二章 轴向拉伸和压缩 (2) 阶段Ⅱ——屈服阶段 在此阶段伸长变形急剧增大，但抗力只在很小范围内波动。 此阶段产生的变形是不可恢复的所谓塑性变形；在抛光的试样表面上可见大约与轴线成45°的滑移线( ，当α=±45°时τa 的绝对值最大)。 第二章 轴向拉伸和压缩 (3) 阶段Ⅲ——强化阶段 第二章 轴向拉伸和压缩 由于材料在塑性变形过程中不断强化，材料的抗力不断增加。 此阶段变形以塑性变形为主，弹性变形为辅。总变形量较弹性变形阶段较大。 整个试样的横向尺寸在明显减小。 强化阶段中的卸载及再加载——规律： （1）若在强化阶段卸载，则卸载过程中F－Δl 的关系为直线,该直线bc与弹性阶段的oa直线几乎平行，此规律称卸载规律。可见在强化阶段中，Δl=Δle+Δlp （2）卸载后立即再加载时， F－Δl关系起初基本上仍为直线(cb)，直至当初卸载的荷载处。 第二章 轴向拉伸和压缩 3、加载至强化阶段，卸载后立即再加载，试样重新受拉时在线弹性范围内所能承受的最大荷载将增大，而其断裂前所能产生的塑性变形则减小，该现象称冷作硬化现象。 4、若试样拉伸至强化阶段后卸载，经过一段时间后再受拉，则其线弹性范围的最大荷载还有所提高，此现象称为冷作时效。 (4) 阶段Ⅳ——局部变形阶段 第二章 轴向拉伸和压缩 试样拉伸到一定程度后，荷载反而下降，试样上出现局部收缩——颈缩，并导致断裂。 第二章 轴向拉伸和压缩 低碳钢拉伸试件 低碳钢拉伸破坏断口 低碳钢轴向拉伸至断裂的过程 第二章 轴向拉伸和压缩 2、低碳钢的应力—应变曲线(s － e曲线) 为消除试件尺寸的影响，将低碳钢试样拉伸图中的纵坐标和横坐标换算为应力s和应变e，即 ， 其中：A——试样横截面的原面积， l——试样工作段的原长。此时应力s和应变e 均为名义上的。 第二章 轴向拉伸和压缩 1、弹性阶段：0A’A 2、屈服阶段：B’C 3、强化阶段：CD 4、颈缩阶段：DE 低碳钢拉伸应力-应变图 低碳钢拉伸时的力学性质 (四个阶段) 0A’为线弹性阶段,材料服从胡克定律 A’A为非线弹性阶段 比例极限 弹性极限 1、弹性阶段:0A’A 材料屈服，显著的塑形变形。 晶体滑移线与轴线成45o，沿最大切应力作用面。 2、屈服阶段: B’C ：屈服极限 屈服终止，材料强化， 绝大部分为塑形变形。 强化段内最高的应力值： 强度极限（抗拉强度） 3、强化阶段：CD 试件局部变细，出现“颈缩”现象，直到试件断裂。 4、颈缩阶段：DE 低碳钢 s－e曲线上的几个特征点及其含义： 比例极限sp：材料处于线弹性范围 弹性极限se 屈服极限ss：开始发生显著塑形变形 强度极限sb：材料最大的抗拉能力 Q235钢的主要强度指标：ss = 240 MPa，sb = 390 MPa 第二章 轴向拉伸和压缩 对低碳钢而言，屈服极限ss和强度极限sb是衡量材料强度的两个重要指标。 注意： (1) 低碳钢的ss，sb都是以相应的抗力除以试样横截面的原面积所得，实际上此时试样直径已显著缩小，因而它们是名义应力。 (2) 低碳钢的强度极限sb是试样拉伸时最大的名义应力，并非断裂时的应力。 (3) 超过屈服阶段后的应变还是以试样工作段的伸长量除以试样的原长而得， 因而是名义应变。 第二章 轴向拉伸和压缩 伸长率δ L0－原始标距 L1－拉断后的标距长度 截面收缩率ψ A0－试件受力前横截面原始面积 A1－拉断后断口处横截面面积 常用的塑性指标 δ10 ：L0/d0=10的标准试件 塑性材料： 伸长率较大： δ10 ≥ 5