工程材料力学基础第一章ppt课件

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1、第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能第一节金属拉伸试验第二节力－伸长曲线和应力－应变曲线第三节单向静拉伸载荷下的力学性能指标第四节真实应力——应变曲线第五节弹性变形第六节弹性不完整性第七节塑性变形第八节金属的断裂第一节金属拉伸试验一、试验标准金属拉伸试验方法老标准GB228-76新标准GB228-87二、拉伸试样金属拉伸试验试样标准：GB6397-86以光滑园柱试样为例，可分为：1、比例标距试样短试样：K=5.65或L0=5d0长试样：K=11.3或L0=10d0延伸率分别用δ5、δ10来来表示

2、，一般建议采用短试样。2、定标距试样：试样的原始标距L0与原始截面积S0或直径d0之间不存在比例关系。例如L0=100mm或200mm，则延伸率表示为δ100mm或δ200mm。三、试样的加工和测量四、拉伸试验设备拉伸试样第二节力－伸长曲线和应力－应变曲线应力－应变曲线屈服极限屈服现象是金属材料开始产生宏观塑性变形时的标志。微量金属材料屈服失效抗力的力学性能指标－屈服强度就是用应力表示的屈服点或下屈服点。采用下屈服点的理由：上屈服点σsu波动性很大，对试验条件的变化很敏感而下屈服点σsl再现性较好

3、。4、规定微量塑性伸长应力指标为什么要采用规定微量塑性伸长应力指标?上述三个力学性能指标虽有明确的物理意义，但对于多晶体金属材料来说，由于晶粒具有各向异性，以及各晶粒在外力作用下开始产生塑性变形的不同时性，用工程方法很难测出准确而唯一的比例极限和弹性极限数值。许多金属材料在拉伸试验时看不到明显的屈服现象。因此上述指标一般用试样产生规定的微量塑性伸长时的应力来表征。从这个定义来说，这三个指标都表示材料对微量塑性变形的抗力。规定微量塑性伸长应力指标（1）规定非比例伸长应力σp试样标距部分的非比例伸长达

4、到规定的原始标距百分比时的应力。这种应力是在试样受力的条件下测定的。（2）规定残余伸长应力σr试样卸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。（3）规定总伸长应力σt试样标距部分的总伸长达到规定原始标距百分比时的应力。5、抗拉强度σbσb＝Fb/A0σb的实际意义：1）标志塑性金属材料的实际承载能力，但仅限于光滑试样单向拉伸的受载条件；2）某些场合，σb可作为设计依据；3）σb与硬度、疲劳强度之间有一定的经验关系。二、塑性指标1、断后伸长率δ试样拉断后，标距的伸长与原始标矩的百分

5、比。2、断面收缩率ψ缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。3、最大力下的总伸长率δgt指试样拉至最大力时，标距的总伸长与原始标距的百分比。4、屈服点伸长率δs试样从开始屈服至屈服阶段结束（加工硬化开始）之间标距的伸长与原始标距的百分比。5、最大力下的非比例伸长率δg试样拉至最大试验力时，标距的非比例伸长与原始标距的百分比。第四节真实应力——应变曲线一、条件应力与真实应力条件应力(工程应力)——试样的原始截面积A0除载荷Fσ=F/A0真实应力S——试样的瞬时截面积A除载荷FS=F/A∵A

6、0＞A∴S＞σ同样可推得在均匀塑性变形阶段：S=(1+ε)σ二、条件应变与真实应变1、条件相对伸长ε和条件相对截面缩ψ根据均匀塑性变形前后金属体积不变的近似假定，可以推导均匀塑性变形阶段时相对伸长与相对断面收缩间的关系。1、条件相对伸长ε和条件相对截面缩ψ产生颈缩后，ε=ΔL/L0只能代表试样全长的平均条件相对伸长，而不能代表缩颈处实际的条件相对伸长。后者比前者大得多。根据ε=ψ/（1－ψ）计算出缩颈处实际的条件相对缩长，这个条件相对伸长叫做全伸长，相当于整个试样都拉伸到缩颈处那样细时的条件相对伸

7、长。2、真实相对伸长和真实相对断面收缩条件相对伸长不能代表实际的相对伸长，实际相对伸长应该是瞬时伸长dl与瞬时长度L之比的积分值。即：e——真实相对伸长(真实应变)，断裂时的真实相对伸长ek叫真实伸长率。同理：真实的相对断面收缩ψe为：在均匀塑性变形阶段，e与ψe之间的关系由体积不变的假定求得：三、真实应力—应变曲线1、形变强化模数DPB曲线的斜率D＝ds/de称材料的形变强化模数，将PBK曲线直线部分向两端延长，简化为虚线所示直线，就可用D=tgα来代表材料的形变强化能力。2、应变硬化指数n大多

8、数金属材料的PB部分符合Hollomn关系式：n—应变硬化指数——表征均匀变形阶段金属的形变强化能力。k—硬化系数3、真实断裂强度Sk4、静力韧度4、静力韧度（1）韧性与韧度韧性－材料的力学性能：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。韧度－度量材料韧性的力学性能指标，又分为静力韧度、冲击韧度、断裂韧度。（2）静力韧度的定义静拉伸的应力－应变曲线下包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。4、静力韧度（3）静力韧度的表达式金属材料近似的应力－应变曲线方