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材料力学教案 横向变形量： 横向应变： ——横向变形系数（泊松比） 屈服阶段（bc段）：继续对材料加载，会出现一种现象，即在应力增加很少或不增加时，应变会很快增加，这种现象叫屈服。 开始发生屈服的点对应的应力叫屈服极限σs 。 在屈服阶段应变不断增加，而应力不变；当屈服时，材料产生显著的塑性变形，是衡量材料强度的重要指标。 强化阶段（cd段）：经过屈服阶段以后，材料又具有了较弱的抵抗变形的能力，要使材料继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化。 Q235钢： 颈缩阶段（df段）： 变形特点：大比例的塑性变形伴有少量的弹性变形。 σb －强度极限。强化阶段最高点d点所对应的应力。为材料所能承受的最大应力。为塑性材料重要强度指标。 此阶段试件横向尺寸有明显缩小。 颈缩阶段（df段）：过d点后，局部截面急剧缩小，出现”颈缩”现象，因此试件继续伸长所需拉力也相应减小，降至f点试件被拉断。断后弹性变形消失，塑性变形依然保留，标距由原长l0变为l1，横截面积由原始值A0 变为A1（断口处）。 —延伸率（相对伸长率） —截面收缩率 δ， ψ表示材料直到被拉断时塑性变形所能达到的最大程度。数值越大，说明塑性越好。 δ＞5%—塑性材料。 低碳钢（δ=20~30%，ψ ＝60 ~ 70%），Cu，Al等。 δ＜5%—脆性材料。 铸铁、玻璃等。 卸载定律：拉伸实验过程中，如果应力尚未达到材料的弹性极限，就将载荷去掉，那么试件将恢复原来的形状，材料性能不会发生任何变化。 冷加工硬化：在常温下将材料预先加载 到强化阶段（e点），然后卸载，再次加载时 （O1e1为加载线），比例极限提高， 但塑性（O1g）降低的现象。 其他材料的拉伸实验 1、无明显屈服阶段的塑性材料特点：只有弹性和强化阶段，但塑性良好。 如：锰钢，镍钢，青铜 国标规定以产生0.2%的塑性变形所对应的应力作为材料的名义屈服极限，用σ0.2表示。 2. 脆性材料： 无明显塑性变形；无颈缩现象；突然拉断，变形小；应力应变不存在严格的正比关系； 拉断时之应力称为抗拉强度极限σb 。 如：铸铁、玻璃钢、陶瓷等。 σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。 σb很低，脆性材料不宜作承拉件。 2. 压缩实验 金属材料压缩试件做成圆柱形，为避免压弯，取h=(1.5-3)d. 对于塑性材料，屈服前表现的性质曲线与拉伸时重合，比例极限与弹性模量与拉伸时大致相同，所以塑性材料一般不作压缩试验。 对于脆性材料，如铸铁：无明显直线部分，无屈服阶段，在很小的塑性变形下即被突然压坏。破断面与轴线约成 45°斜截面上。 抗压强度比抗拉强度高3-4倍，宜做承压件。如机床床身、机座、轴承座等。 3. 温度对材料的力学性能的影响 短时静载实验。短时间，逐渐加载完成。 高温或低温情况下，强度指标（ σs ， σb ）和塑性指标（δ，ψ）有什么变化？ 高温对短期静载试验的影响： 低碳钢： 温度↑→E↓， σs ↓，抵抗弹性变形的能力下降； 温度↑→ σb 先↑后急剧↓； 温度↑→ μ↑ 抵抗横向变形能力下降。 低碳钢在350°以后，屈服阶段消失。 高温对长期加载的影响： ①高温蠕变—在高温下承载的构件(碳钢超过300-350℃，合金钢超过350-400 危害：引起外观尺寸改变。如：汽轮机叶片与轮壳相碰而打碎。 ②应力松弛—由于蠕变使弹性变形逐渐转化为塑性变形，从而引起构件内应力减小的现象。 现象：高温容器法兰联结螺栓松弛后使法兰与垫片间压紧力减小而发生泄漏（密封失效）；汽轮机转子与轴之间的紧配合松脱。 蠕变速度与温度和应力成正比。在允许的最大变形量一定时，蠕变速度越高，工作寿命越短。 ③材料的高温强度指标 蠕变极限σn ：在一定高温下，为使蠕变速度不超过一定值时所允许的最大应力，称为该温度、该蠕变速度下材料的蠕变极限。 发生蠕变的试件，经过一段时间将发生断裂。 持久强度限σD ：在一定高温下，在规定时间t内不发生断裂所允许的最高应力，称为材料在该温度下经历时间为t的持久强度限。 低温对短期静载试验的影响： 低碳钢： 低碳钢、低合金钢→强度↑塑性↓→具有低温脆性（冷脆现象） 不锈钢、铜、铝等无此现象。 低温脆断需要引起高度重视。 在－20℃ 4. 金属的缺口冲击实验 冲击—极短的时间内速度发生极大的变化。如汽锤锻造、落锤打桩、高速飞轮突然刹车等均属冲击问题。 金属缺口冲击试验：将带有缺口并具有标准尺寸的长方形试件放在摆锤式冲击实验机上，利用摆锤下落时的冲击力，将试件从缺