材料力学第五版第二章04.ppt

* §2-7 材料在拉伸和压缩时的力学性能 力学性能 ——材料受力时在强度和变形方面所表现出来的性能。 力学性能取决于 内部结构 外部环境 由试验方式获得 本节讨论的是常温、静载、轴向拉伸（或压缩）变形条件下的力学性能。 试验条件：常温(20℃)；静载（及其缓慢地加载）试件： d h Ⅰ 、材料的拉伸和压缩试验 试验仪器：万能材料试验机 Ⅱ、低碳钢试样的拉伸图及低碳钢的力学性能 1、拉伸图 四个阶段： 荷载 伸长量 (1)——弹性阶段 (2)——屈服阶段 (3)——强化阶段 (4)——局部变形阶段 为了消除掉试件尺寸的影响，将试件拉伸图转变为材料的应力——应变曲线图。 图中： A — 原始横截面面积 ? — 名义应力 l — 原始标距 ? — 名义应变 2、拉伸过程四个阶段的变形特征及应力特征点： (1)、弹性阶段OB 此阶段试件变形完全是弹性的，且?与?成线性关系 E — 线段OA的斜率 比例极限?p — 对应点A 弹性极限?e — 对应点B (2)、屈服阶段 此阶段应变显著增加，但应力基本不变—屈服现象。 产生的变形主要是塑性的。 抛光的试件表面上可见大约与轴线成45? 的滑移线。 屈服极限 — 对应点D（屈服低限） (3)、强化阶段 此阶段材料抵抗变形的能力有所增强。 强度极限?b —对应点G (拉伸强度)，最大名义应力 此阶段如要增加应变，必须增大应力 材料的强化 强化阶段的卸载及再加载规律 若在强化阶段卸载，则卸载过程 s-e 关系为直线。 立即再加载时，s-e关系起初基本上沿卸载直线(cb)上升直至当初卸载的荷载，然后沿卸载前的曲线断裂—冷作硬化现象。 ee_— 弹性应变 ep — 残余应变（塑性） 冷作硬化对材料力学性能的影响 ?p ?b 不变 ep (4)、局部变形阶段 试件上出现急剧局部横截面收缩——颈缩，直至试件断裂。 伸长率 断面收缩率： A1 — 断口处最小横截面面积。 （平均塑性伸长率） Q235钢的主要强度指标： Q235钢的塑性指标： Q235钢的弹性指标： 通常 的材料称为塑性材料； 的材料称为脆性材料。 3、低碳钢拉伸破坏断面 Ⅲ、其他金属材料在拉伸时的力学性能 锰钢没有屈服和局部变形阶段 强铝、退火球墨铸铁没有明显屈服阶段 共同点： d ?5%，属塑性材料 无屈服阶段的塑性材料，以sp0.2作为其名义屈服极限，称为规定非比例伸长应力或屈服强度。 sp0.2 对应于ep=0.2%时的应力值 灰口铸铁轴向拉伸试验 灰口铸铁在拉伸时的s —e 曲线 特点： 1、 s —e 曲线从很低应力水平开始就是曲线；采用割线弹性模量 2、没有屈服、强化、局部变形阶段，只有唯一拉伸强度指标sb 3、伸长率非常小，拉伸强度sb基本上就是试件拉断时横截面上的真实应力。 典型的脆性材料 铸铁试件在轴向拉伸时的破坏断面： 1、压缩试样 圆截面短柱体 正方形截面短柱体 Ⅳ、金属材料在压缩时的力学性能 压缩 拉伸 2、低碳钢压缩时s —e 的曲线 特点： 1、低碳钢拉、压时的ss以及弹性模量E基本相同。 2、材料延展性很好，不会被压坏。 特点： 1、压缩时的sb和d 均比拉伸时大得多，宜做受压构件； 2、即使在较低应力下其s —e 也只近似符合胡克定律; 3、试件最终沿着与横截面大致成 50? ? 55? 的斜截面发生错动而破坏。 3、灰口铸铁压缩时的s —e 曲线 *