长安大学 材料力学性能 第一章

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1、第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能材料力学性能材料加工工程系周亮CompanyLogowww.themegallery.com第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线1-2弹性变形1-3塑性变形1-4材料的断裂CompanyLogowww.themegallery.com1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线1、拉伸试验方法一般采用圆形或板形二种试样。可分为三个部分，即工作部分、过渡部分和夹持部分。其中工作部分必须表面光滑，以保证材料表面也是单向拉伸状态；过渡部分必须有适当的台阶和圆角，以降低应力

2、集中，避免该处变形和断裂；夹持部分是与试验机夹头连接的部分，以定位试样。常用的拉伸试样几何试样长度要求：或试样加载速率：CompanyLogowww.themegallery.com1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线1、拉伸试验方法常用的拉伸试样几何CompanyLogowww.themegallery.com拉伸力-拉伸曲线：由拉伸试验机自动记录或绘图装置，将作用在试样上的力和所引起的伸长自动记录绘出的力-伸长曲线。应力-应变曲线：由拉伸曲线经换算可以得相应的到工程应力-工程应变曲线。低碳钢典型的应力-应变曲线2、拉伸曲线1-1拉

3、伸力-伸长曲线和应力-应变曲线CompanyLogowww.themegallery.com低碳钢典型的应力-应变曲线弹性变形阶段：曲线的起始部分，图中的oa段。多数情况下呈直线形式，符合虎克定律。屈服阶段：超出弹性变形范围之后，有的材料在塑性变形初期产生明显的塑性流动。此时，在外力不增加或增加很小或略有降低的情况下，变形继续产生，拉伸图上出现平台或呈锯齿状，如图中的ab段。1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线CompanyLogowww.themegallery.com低碳钢典型的应力-应变曲线均匀塑性变形阶段：屈服后，欲继续变形，

4、必须不断增加载荷，此阶段的变形是均匀的，直到曲线达到最高点，均匀变形结束，如图中的bc段。形变硬化：随塑性变形增大，变形抗力不断增加的现象。不均匀塑性变形阶段：从试样承受的最大应力点开始直到断裂点为止，如图中的cd段。在此阶段，随变形增大，载荷不断下降，产生大量不均匀变形，且集中在颈缩处，最后载荷达到断裂载荷时，试样断裂。1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线CompanyLogowww.themegallery.com典型的应力-应变曲线3、应力-应变曲线的类型（a）弹性-弹塑性-塑性型：工程上的调质钢和一些轻合金具有此类行为。加工硬

5、化1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线CompanyLogowww.themegallery.com典型的应力-应变曲线（b）弹性-不均与塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现了明显的屈服点aa′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。应变约1%~3%。退火低碳钢和某些有色金属具有此行为。1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线3、应力-应变曲线的类型CompanyLogowww.themegallery.com典型的应力-应变曲线（c）弹性-均匀塑性型：未出现颈缩前的均匀变形过程中发生断裂。主要是许多金属及合金、部分陶瓷和非晶态高聚物具有此种曲

6、线。1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线3、应力-应变曲线的类型CompanyLogowww.themegallery.com典型的应力-应变曲线（d）弹性-不均匀塑性型：形变强化过程中出现多次局部失稳，其塑性变形方式通常是孪生而不是滑移。当孪生速率超过试验机夹头运动速度时，载荷会突然松弛而呈现锯齿形的曲线。某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金具有此行为。1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线3、应力-应变曲线的类型CompanyLogowww.themegallery.com1-1拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线4、真应力-应变曲

7、线定义：；式中：F——外加载荷；S——试样瞬间截面积；l0——试样原始标距长度；l——试样瞬间标距长度。注：①相对而言，曲线较曲线真实。②在小应变范围内，二者区别很小，可以不区分，且曲线更方便。CompanyLogowww.themegallery.com1-2弹性变形材料受外力作用发生尺寸和形状的变化，成为变形。外力去除后，随之消失的变形为弹性变形，剩余的变形为塑性变形。Hooke定律：金属弹性变形时，外力与应变成正比。即：1、弹性变形及其实质加载卸载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弹性变形

8、特征：可逆性（受力作用后产生变形，载荷卸除后，变形消失）www.themegallery.com1-2弹性变形1、弹性变形及其实质在没有外加载荷作用时，金属中的原子N1、N2在平衡位置附近振动，相邻原子间的