工程材料力学性能第一章

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1、材料力学性能主讲教师：张晨课程成绩构成本课程为必修考试课程，考试采取笔试。该课程总评成绩由三部分组成：平时成绩占总成绩10％；实验占总成绩20％；卷面成绩占总成绩70％。参考书目《材料的力学性能》郑修麟主编　西北工业大学出版社1991;《工程材料的力学性能》姜伟之等编　北京航空航天大学出版社1991;《材料性能学》王从曾主编　北京工业大学出版社2001;《工程材料的失效分析》美国：查理R.布鲁克斯　机械工业出版社2003.Whatwillyoubreakonceyousayit?WhyaregirlsafraidoftheletterC?Silence.Becauseitmak

2、esfatfact!第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能第一节力－伸长曲线和应力－应变曲线第二节真实应力－应变曲线第三节弹性变形第四节弹性不完整性第五节塑性变形第六节金属的断裂第一节力－伸长曲线和应力－应变曲线§1.1拉伸试样一、单向静拉伸试验特点:1.最广泛使用的力学性能检测手段;2.实验的应力状态、加载速率、试样尺寸、温度等都有规定；3.揭示金属材料常见的力学行为（弹性变形、塑性变形、断裂）；4.可测最基本力学性能指标：强度（σ）、塑性（δ、ψ）、应变硬化、韧性等。二、试验标准《金属拉伸试验方法》老标准GB228-76、GB228-87《金属材料室温拉伸试验方法》新标准

3、GB/T228-2002；试验是用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定相应的力学性能。除非另有规定，试验一般在室温10℃－35℃范围内进行，对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。三、拉伸试样1、金属拉伸试验试样标准：GB6397-862、与拉伸试样相关的几个概念：标　　距：测量伸长用的试样圆柱和棱柱部分的长度；原始标距l0：施力前的试样标距；断后标距：试样断裂后的标距。平行长度l：试样两头部或两夹持部分之间平行部分的长度；伸　　长：试验期间任一时刻原始标距的增量。拉伸试样一般为经机加工的试样和不经机加工的全截面试样,其横截面通常为圆形、矩形、异形以及不经加工的全截面形状。

4、拉伸试样1)圆形试样l0d02)矩形试样l0tb3）异型试样3、拉伸试样的尺寸以光滑圆柱试样为例，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来表示，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A0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。拉伸试样的形状尺寸,一般随金属产品的品种、规格及试验目的之不同而分为圆形，矩形及异型三类。如无特殊要求,应按该表规定选用。4、试样的加工和测量应按照相关产品标准或GB/T2975的要求

5、切取样坯和制备试样；试样原始截面积测定的方法和准确度应符合标准附录A-D的规定。选用合适的量具或测量装置，应根据测量的试样原始尺寸计算原始横截面积，并至少保留四位有效数字。四、拉伸试验设备§1.2力－伸长曲线和工程应力－应变曲线弹性变形不均匀屈服塑性变形均匀塑性变形不均匀集中塑性变形断裂应力－应变曲线§1.3强度指标及其测定1、比例极限σp应力-应变成正比关系的最大应力σp＝Fp/A02、弹性极限σe弹性极限σe是材料由弹性变形过渡到弹━塑性变形时的应力σe=Fe/A03、屈服极限试验过程中，外力不增加试样仍能继续伸长；或外力增加到一定数值突然下降，随后在外力不增加或上下波动情

6、况下，试样继续伸长的现象称为屈服现象。屈服现象是金属材料开始产生宏观塑性变形的标志。材料屈服时所对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。屈服点σs：材料在拉伸过程中试验力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。σs＝Fs/A0上屈服点σsu：试样发生屈服而试验力首次下降前的最大应力。下屈服点σsl：σsu＝Fsu/A0当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验力第一次发生下降）时的屈服阶段的最小应力。σsl＝FsL/A0表征金属材料对微量塑性变形的抗力－屈服强度就是用应力表示的屈服点或下屈服点。运用下屈服点的理由：上屈服点σsu波动性很大，对试验条件下变化很

7、敏感而下屈服点σsl再现性较好。4、规定微量塑性伸长应力指标对于多晶体金属材料晶粒具有各向异性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。根据测定方法分为：规定非比例伸长应力，规定残余伸长应力，规定总伸长应力。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规定非比例伸长应力σp试样标距部分的非比例伸长达