06轴向拉压变形及应变能力学性质.ppt

内 容 提 要 拉（压）杆的变形与位移 拉（压）杆内的应变能 低碳钢和铸铁受拉伸和压缩时的力学性能 总 结 ＊低碳钢的应力—应变曲线及其主要力学性质（比例极限，弹性极限，屈服极限，强度极限，弹性模量，塑性指标） 塑性材料与脆性材料 材料在拉伸、压缩时力学性质的特性。 重点、难点 1、低碳钢试样的拉伸图 2、低碳钢拉伸时的 曲线 比例极限 弹性极限 屈服极限 强度极限 例题：杆系如图所示，求系统内的应变能和外力所作的功。已知各杆的长度 l = 2m ，直径 d = 25 mm ，弹性模量 E=2.1?105MPa , 荷载 F = 100KN ，?=300 。 A B C 1 2 ? ? A B C 1 2 ? ? 解: 已求得 材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性称材料的力学性能，也称机械性质。 研究材料的力学性能的目的是确定材料的一些重要性能指标，以作为计算材料强度、 刚度和选用材料的依据。 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。 §7—6 低碳钢和铸铁受拉伸和压缩时的力学性能 试件和试验设备 试件 l ?? 标距 d ?? 直径 试件和试验设备 试件 l ?? 标距 d ?? 直径 l = 10d ?? 长试件； l = 5d ?? 短试件。 试验设备 液压式试验机 电子拉力试验机 一、低碳钢拉伸试验 1、试验方法 d 工程上常用的材料品种很多，材力中主要讨论 塑性材料 脆性材料 ?? 典型代表: 低碳钢 金属材料。 ?? 典型代表: 铸铁 d 先在试样中间等直部分上划两条横线这一段杆称为标距 l 。 l = 10d 或 l = 5d l 标距 设备主要有两类，一类称为 万能试验机 。另一类设备是用来 测试变形的 变形仪 。 F o ?l 2、 低碳钢拉伸时的力学性质 （1）拉伸图 （F—? l 图 ） 试样的变形完全是弹性的。此阶段内的直线段材料满足胡克定律。 阶段1：弹性阶段 F o ?l 1 F o ?l 1 阶段11：屈服阶段 试样的荷载基本不变而试样却不断伸长。 屈服阶段出现的变形是不可恢复的塑性变形。 试样外表面有大约与轴线成 450 方向的条纹，称为滑移线 。 2 F o ?l 1 2 3 阶段111：强化阶段 在强化阶段试样的变形主要是塑性变形。在此阶段可以较明显 地看到整个试样的横向尺寸在缩小。 F o ?l 1 2 3 4 阶段1V：局部变形阶段 试样在某一段内的横截面面积显著地收缩，出现 颈缩 现象。一直到试样被拉断。 F o ?l 1 2 3 4 若到 强化阶段 的 某一点 停止加载，并逐渐卸载，在卸载过程中， 荷载与试样伸长量之间遵循直线关系的规律称为材料的卸载定律。 C a b 卸载定律 F o ?l 1 2 3 4 C a b ?lC 是试样的弹性变形 ?lS 是试样的塑性变形 F o ?l 1 2 3 4 C a 在常温下把材料预拉到强化阶段然后卸载，当再次加载时， 试样在线弹性范围内所能承受的最大荷载将增大。 b 冷作硬化 F o ?l 1 2 3 4 C a b 若试样预拉到强化阶段然后卸载，经过一段时间后再受拉， 则弹性范围内所能承受的最大荷载还有所提高。 冷拉时效 o A 点是应力与应变成正比的最高限。 1 2 4 3 （2）应力应变曲线 ?P —— 比例极限 A o 1 2 4 3 B ?e B 点是弹性阶段的最高点。 ?e —— 弹性极限 D ?S D 点为屈服低限 ?S —— 屈服极限 A o 1 2 4 3 A B ?e D ?S ?b —— 强度极限 G 点是强化阶段的 最高点 G 试样拉断后，弹性变形消失，塑性变形保留，试样的长度由 l 变为 l1 ，横截面面积原为 A ，断口处的最小横截面积为 A1 。 断面收缩率： 延伸率 ： ? 和 ? 均较高的材料，称作塑性材料。 ? 5 的材料，称作塑性材料。 ?5 的材料，称作脆性材料。 例题：一根材料为 Q235 钢的拉伸试件，其直径 d = 10 mm ，标 距 l = 100 mm 。当试验机上荷载读数达到 F = 10 KN 时，量得标 距范围内的伸长 ?l = 0.0607 mm，直径的缩小为 ?d = - 0.0017 mm 。试求材料的弹性模量E 和泊松比 v 。已知材料的比例极限 ?P = 200MPa 。 解：横截面的正应力 材料在线弹性范围内工作 其 余 自 学 ＊ 拉（压）杆变形计算——胡克定律： 总 结 ＊ 拉 (压) 杆内的应变能 *