材料力学 2-3 材料在拉伸与压缩时的力学性能.doc

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1、§2-3材料在拉伸与压缩时的力学性能材料的力学性能：也称机械性能。通过试验揭示材料在受力过程屮所表现出的与试件几何尺寸无关的材料本身特性。如变形特性，破坏特性等。研究材料的力学性能的H的是确定在变形和破坏情况下的一些重要性能指标，以作为选用材料，计算材料强度、刚度的依据。因此材料力学试验是材料力学课程重要的组成部分。此处介绍用常温静载试验来测定材料的力学性能。1-试件和设备标准试件：圆截面试件，如图2-14：标距/与直径d的比例分为，/=lOd,l=5d；板试件（矩形截面）:标距Z与横截面面积A的比例分为,/=11.3Va,Z=5.65Va；试验设备主要是拉力机或全能机及相关的测量、记录

2、仪器。详细介绍见材料力学试验部分。国家标准《金属拉伸试验方法》（如GB228-87）详细规定了实验图2-14阅微面決件方法和各项要求。2.低碳钢拉伸时的力学性能低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳索钢，如A3钢、16Mn钢。1）拉伸图（P_4L）,如图2・15所示。弹性阶段（皿）屈服（流动）阶段（be）强化阶段（“）由于Lilli线与试样的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，可采用应力应变曲线，即CT-6*

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4、线来代替P—^Lill]线。进而试件内部岀现裂纹，名义应力b下跌，至.f点试件断裂。对低碳钢来说，Jb〃是衡量材料强度的重要指标。2）cr-glW线图，如图2・16所示，其备特征点

5、的含义为："段：在拉伸（或压缩）的初始阶段应力b与应变£为^[线关系直至。点，此时d点所对应的应力值称为比例极限，用bp表示。它是应力与应变成正比例的最大极限。当b“p则有a=Es（2-5）即胡克定律，它表示应力与应变成正比，即有E=—=tanaE为弹性模量，单位与（7相同。当应力超过比例极限增加到”点时，CT-£关系偏离直线，此时若将应力卸至零，则应变随Z消失（一旦应力超过b点，卸载后，有一部分应变不能消除），此b点的应力定义为弹性极限乙。—是材料只出现弹性变形的极限值。be段：应力超过弹性极限后继续加载，会出现一种现彖，即应力增加很少或不增加，应变会很快增加，这种现彖叫屈服。开始发生

6、屈服的点所对应的应力叫屈服极限①。又称屈服强度。在屈服阶段应力不变而应变不断增加，材料似乎失去了抵抗变形的能力，因此产生了显著的袈性变形（此时若卸载，应变不会完全消失，而存在残余变形）。所以氐是衡量材料强度的重要指标。表面磨光的低碳钢试样屈服时，表面将出现与轴线成45°倾角的条纹，这是由于材料内部晶格相对滑移形成的，称为滑移线，如图2・17所示。"段：越过屈服阶段示，如要让•试件继续变形，必须继续加载，材料似乎强化了，《段即强化阶段。应变强化阶段的最高点（e点）所对应的应力称为强度极限。它表示材料所能承受的最大应力。过幺点后，即应力达到强度极限后，试件局部发生剧烈收缩的现彖，称为颈缩，如

7、图2・18所示。3）延伸率和截面收缩率为度量材料舉性变形的能力，定义延伸率为应力值称为比例极限，用bp表示。它是应力与应变成正比例的最大极限。当b“p则有a=Es（2-5）即胡克定律，它表示应力与应变成正比，即有E=—=tanaE为弹性模量，单位与（7相同。当应力超过比例极限增加到”点时，CT-£关系偏离直线，此时若将应力卸至零，则应变随Z消失（一旦应力超过b点，卸载后，有一部分应变不能消除），此b点的应力定义为弹性极限乙。—是材料只出现弹性变形的极限值。be段：应力超过弹性极限后继续加载，会出现一种现彖，即应力增加很少或不增加，应变会很快增加，这种现彖叫屈服。开始发生屈服的点所对应的应

8、力叫屈服极限①。又称屈服强度。在屈服阶段应力不变而应变不断增加，材料似乎失去了抵抗变形的能力，因此产生了显著的袈性变形（此时若卸载，应变不会完全消失，而存在残余变形）。所以氐是衡量材料强度的重要指标。表面磨光的低碳钢试样屈服时，表面将出现与轴线成45°倾角的条纹，这是由于材料内部晶格相对滑移形成的，称为滑移线，如图2・17所示。"段：越过屈服阶段示，如要让•试件继续变形，必须继续加载，材料似乎强化了，《段即强化阶段。应变强化阶段的最高点（e点）所对应的应力称为强度极限。它表示材料所能承受的最大应力。过幺点后，即应力达到强度极限后，试件局部发生剧烈收缩的现彖，称为颈缩，如图2・18所示。3

9、）延伸率和截面收缩率为度量材料舉性变形的能力，定义延伸率为J=^xlOO%I此处/为试件标线间的标距，/i为试件断裂后量得的标线间的长度。定义截面收缩率为y/=^—^xOO%A此处4为试件原园面积，41为断裂示试件颈缩处面积。对于低碳钢：20-30%,肖=60%,这两个值越大，说明材料槊性越好。丁•稈上通常按延伸率的大小把材料分为两类：j＞5%-®性材料；j＜5%-m性材料。4）卸载规律及冷作硬化卸载规律：试样加载到超过屈服极限后