材料力学第二章：4-6机械性质.ppt

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1、力学性能———指材料受力时在强度和变形方面表现出来的性能。塑性变形又称永久变形或残余变形塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料§2–4材料拉伸的机械性能材料的机械性质通过试验测定，通常为常温静载试验。试验方法应按照国家标准进行。国家标准规定《金属拉伸试验方法》（GB228—2002)LL=10dL=5d对圆截面试样：对矩形截面试样：国家标准不仅规定了试验方法，对试件的形式也作了详细规定当l=10d时的试件称为长试件，为推荐尺寸当l=5d时的试件称为短试件，

2、为材料尺寸不足时使用标准试件液压式材料试验机材料的力学性能在材料试验机上进行测试。材料试验机的式样有很多，但大多为机械传动或液压传动。电子拉力试验机20kN试验机10kN试验机电子拉力试验机PP拉伸图：P~ΔL曲线应力－应变曲线：s~e曲线L0σεPΔLs=P/A0e=ΔL/L0一、低碳钢拉伸时的力学性能σεO名义应力(Nominalstress)比例极限σP弹性阶段Elasticstage弹性极限σeBA屈服应力σsC真应力(Truestress)F局部化阶段Localizationstage断裂E强化阶段Ha

3、rdeningstage强度极限σbD屈服阶段YieldingstageOabcd①弹性阶段—比例极限—弹性极限虎克定律弹性摸量②屈服阶段—屈服极限③强化阶段—强度极限④局部变形阶段e塑性材料的卸载(unloading)过程Oσε残余(塑性)应变重新加载(reloading)弹性回复α卸载α卸载加载加载Pabcdef卸载定律冷作硬化材料在卸载过程中应力与应变成线形关系。称为：卸载定律。在常温下把材料冷拉到强化阶段，然后卸载，当再次加载时，材料的比例极限提高而塑性降低。这种现象称为冷作硬化。延伸率(Percente

4、longation)截面收缩率(Percentreductioninarea)与表征材料破坏后的塑性变形程度。与试件的原始尺寸L/d有关；与试件的原始尺寸无关。塑性材料脆性材料>5%<5%在工程中按区分塑性材料和脆性材料韧性指标:L1A1注意：材料拉断后经过卸载得到残余应变εp应变实质就是延伸率δ按照国家标准规定，取对应于试件产生0.2%的塑性应变(εp=0.2%)的应力作为屈服点,称为“条件屈服点”,用σ0.2表示名义屈服应力。“名义屈服应力”σ0.2有些塑性材料(如:铝合金)没有明显的屈服平台。σε由于无法确

5、定其屈服点,只能采用人为规定的方法。bσε0.2%o与σ－ε曲线相交点对应的应力即为σ0.2.2.0s确定的方法是:在ε轴上按刻度取0.2％（即：0.002）的点,对此点作平行于σ－ε曲线的直线段的直线(斜率亦为E),合金钢20Cr高碳钢T10A螺纹钢16Mn低碳钢A3黄铜H62二、其它塑性金属材料的拉伸曲线特点：无屈服过程无塑性变形无塑性指标σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。三、脆性材料的拉伸性能试件：金属材料－短圆柱混凝土、石料－立方体dLbbLL/d(b):1---3国家标准规定《金属压缩试验方法》（GB7

6、314—87)§2–5材料压缩的机械性能低碳钢压缩压缩时由于横截面面积不断增加，试样横截面上的应力很难达到材料的强度极限，因而不会发生颈缩和断裂。塑性材料的压缩强度与拉伸强度相当:(σS)t≈(σS)c脆性材料的压缩强度远大于拉伸强度:(σb)c>>(σb)t几种非金属材料的力学性能混凝土木材机械性能思考题123三种材料的应力应变曲线如图，用这三种材料制成同尺寸拉杆，请回答如下问题：哪种强度最好？哪种刚度最好？哪种塑性最好？请说明理论依据？se塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。试判断以下结论哪一个是正

7、确的：（A）屈服应力提高，弹性模量降低；（B）屈服应力提高，塑性降低；（C）屈服应力不变，弹性模量不变；（D）屈服应力不变，塑性不变。正确答案是（）低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的：（A）比例极限；（B）屈服极限；（C）强度极限；（D）弹性极限。正确答案是（）BB根据图示三种材料拉伸时的应力－应变曲线，得出如下四种结论，请判断哪一个是正确的：（A）强度极限σｂ（1）＝σｂ（2）＞σｂ（3）；弹性模量E（1）＞E（2）＞E（3）；

8、延伸率δ（1）＞δ（2）＞δ（3）；（B）强度极限σｂ（2）＞σｂ（1）＞σｂ（3）；弹性模量E（2）＞E（1）＞E（3）；延伸率δ（1）＞δ（2）＞δ（3）；（C）强度极限σｂ（3）＝σｂ（1）＞σｂ（2）；弹性模量E（3）＞E（1）＞E（2）；延伸率δ（3）＞δ（2）＞δ（1）；（D）强度极限σｂ（1）＝σｂ（2）＞σｂ（3）；弹性模量E（2）＞E（1）＞E（3）；延