材料力学性能教学课件PPT材料在单向拉伸下的力学性能

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1、1主讲人:张宁2材料力学性能的定义:材料在外加载荷（外力）作用下，或载荷与环境因素（如温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，又称为力学行为。宏观上一般表现为材料的变形或断裂。第一章材料在单向拉伸下的力学性能3机器零件（简称机件）的承载条件一般用各种力学参数（如应力、断裂韧度等），所以就将表征材料的力学参数的临界值或规定值称为材料的力学性能指标或判据。材料力学性能指标具体数值的高低表示材料抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质量的主要依据。第一章材料在单向拉伸下的力学性能4一、拉伸力-伸长

2、曲线和应力-应变曲线二、弹性变形三、塑性变形四、金属的断裂第一章材料在单向拉伸下的力学性能51.1金属力学性能基本概念1.2单项静拉伸试验1.3拉伸力-伸长曲线1.4应力-应变曲线1.5拉伸力学性能指标第一节拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线6力作用于材料弹性变形弹塑性变形断裂1.1金属力学性能基本概念7拉伸屈服压缩弯曲剪切蠕变延伸率断面收缩率弯曲曲率模量弯曲模量冲击强度缺口敏感性磨损阻力疲劳强度金属的服役性能与力学性能相关拉伸测试冲击试验硬度试验1.1金属力学性能基本概念81.1金属力学性能基本

3、概念：应力及应力类型力变形方式应力类型单向应力剪切应力扭转力矩弯曲力矩拉伸伸长压缩压缩剪切剪切扭转扭转弯曲弯曲工程构件可能受到的应力类型有：拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等9单向静拉伸试验特点应力状态：单向拉应力，应力状态简单，最基本的、应用最广泛的力学性能。拉伸试验反映的信息：弹性变形、塑性变形和断裂（三种基本力学行为），能综合评定力学性能。通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。1.2单向静拉伸试验10拉伸性能的作用、用途a.在工程

4、应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂性能。c.研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能时，都要测定材料的拉伸性能。注意：拉伸试验的应力状态、加载速率、温度、试样等都有严格规定（方法：GB/T228-2002；试样：GB/T6397-1986）。1.2单向静拉伸试验111.2单向静拉伸试验121.2单向静拉伸试验13可移动横梁试样载荷与位移读数载荷和运动控制试验条件和样品要符合标准工程应力：σengstress=P/A0A0原

5、始截面积真应力：σtruestress=P/AA=实时截面积1.2单向静拉伸试验1.2单向静拉伸试验美特斯工业系统(中国)有限公司CMT5105系列微机控制电子万能试验机试验机的结构及零部件（外部）15ABFA工程应力――载荷除以试件的原始截面积即得工程应力ss=F/A0式中F为载荷，A0为原始截面积。(单位:N/m2orPascal(Pa))1.2单向静拉伸试验：应力16工程应变――伸长量除以原始标距长度即得工程应变e，应变用来描述塑性变形和弹性变形程度单位长度上的变化量：e=DL/L0式中D

6、L为试样伸长量，DL=L-L0，L0为试样原始标长，L为与F相对应的标长部分的长度。无单位(m/m，mm/mm)1.2单向静拉伸试验：应变171.3拉伸力-伸长曲线181.3拉伸力-伸长曲线191.3拉伸力-伸长曲线20弹性变形阶段21屈服点22屈服发生后的卸载23均匀塑性变形阶段24颈缩阶段25材料分类：按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将材料分为脆性材料和塑性材料两大类。（1）脆性材料：在拉伸断裂前不产生塑性变形,只发生弹性变形；（2）塑性材料：在拉伸断裂前会发生不可逆塑性变形。高塑性材料

7、：在拉伸断裂前不仅产生均匀的伸长，而且发生颈缩现象，且塑性变形量大。低塑性材料：在拉伸断裂前只发生均匀伸长，不发生颈缩，且塑性变形量较小。1.3拉伸力-伸长曲线：26原子间的距离发生伸长和缩短，但原子间的结合键并没有发生破坏卸载后变形迅速恢复加载卸载1.3拉伸力-伸长曲线：弹性变形27相邻原子改变，改变后又会迅速产生新的平衡卸载后产生不可恢复的永久变形加载卸载1.3拉伸力-伸长曲线：塑性变形28塑性变形一定导致断裂吗？一些材料可以承受一定的塑性变形而不破坏。一些材料承受一定塑性变形就会发生破坏，

8、如桥梁混凝土，陶瓷等。wire29基本设计准则施加的应力必须小于材料的强度强度就是材料变形和断裂的临界应力301.4应力-应变曲线31脆性材料的应力－应变曲线：典型材料：玻璃、多种陶瓷、岩石，低温下的金属材料、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等。曲线特征：在拉伸断裂前，只发生弹性变形，不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂。断口特征：平断口，断口平面与拉力轴线垂直。1.4应力-应变曲线32塑性材料的应力－应变曲线：1.4应力-应变曲线33（1）最常见的金属材料应力-应变曲线Oa为弹性变形阶段，ab为形