材料在拉伸压缩时的力学性能课件.ppt

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1、§3-3材料在拉伸和压缩时的力学性能（1）常温:室温（2）静载:以缓慢平稳的方式加载（3）标准试件：采用国家标准统一规定的试件一、试验条件及试验仪器1、试验条件：材料的力学性能：也称为材料的机械性能，指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。圆截面试件：l＝10d，l＝5d板试件（矩形截面）：标距：试样上试验段长度2.试验设备（1）万能材料试验机（2）游标卡尺二、拉伸试验低碳钢拉伸时的力学性质应力应变曲线（－图）拉伸图(P-L曲线)试样的变形完全是弹性的。即加载变形，卸载后变形能完全恢复。(一）弹性阶段（OA段）弹性极限eA点所对应的应力是弹性阶段的最高值，是材料只

2、出现弹性变形的最高值。在弹性阶段内有一段直线段，在该段内σ、ε之间呈线性关系，称为比例阶段，也称线弹性阶段线弹性阶段（OA′段）比例极限pA′对应的应力是线弹性阶段最高值(二)屈服阶段(AC段)塑性变形（残余变形）：卸载后不能恢复的变形。滑移线（与轴线成45°夹角）变形特点：σ基本不变，ε显著增加——屈服或流动上屈服极限——不稳定下屈服极限——稳定——屈服极限（σs）塑性材料的失效应力:s（三）强化阶段（CD段）材料的强化：材料恢复抵抗变形的能力。（四）颈缩阶段（DE段）试样在某一段内的横截面面积显箸地收缩，出现颈缩现象。一直到试样被拉断。σb——强度极限（或抗拉强度）试样拉断后，

3、弹性变形消失，塑性变形保留，试样的长度由l变为l1，横截面积原为A，断口处的最小横截面积为A1.断面收缩率伸长率≧5%的材料，称作塑性材料(ductilematerials)<5%的材料，称作脆性材料(brittlematerials)伸长率和端面收缩率几个概念卸载定律：把试样拉到超过屈服极限后卸载，在卸载过程中，应力和应变按直线规律变化。冷作硬化：在材料强化阶段卸载后再加载,材料比例极限提高,而塑性降低的现象。是试样的弹性应变冷作时效：在常温下把材料预拉到强化阶段，然后卸载，经过一段时间后再受拉，则其线弹性范围的最大荷载还有所提高。是试样的塑性应变铸铁在拉伸时的力学性能铸铁拉伸时

4、力学性能特点：1）无屈服和颈缩现象；2）拉断时应力较小；3）基本无直线段，近似服从胡克定律，并以割线的斜率作为弹性模量。只有一个强度指标σbO/MPa/%eｂα割线斜率其它金属材料在拉伸时的力学性能对于没有明显屈服阶段的塑性材料，当产生的塑性应变ε＝0.2%时，所对应的应力作为塑性指标，并用σP0.2表示,称为规定非比例伸长应力（名义屈服极限）s0.20.2%es三、材料压缩时的力学性能1.实验试件dh压缩的实验结果表明低碳钢压缩时的弹性模量E屈服极限s都与拉伸时大致相同.屈服阶段后，试件越压越扁，横截面面积不断增大，试件不可能被压断，因此得不到压缩时的强度极限.2.低碳钢压缩时

5、的σ-ε曲线3.铸铁压缩时的σ-ε曲线铸铁压缩时破坏端面与横截面大致成45°～55°倾角，表明这类试件主要因剪切而破坏。铸铁的抗压强度极限是抗拉强度极限的4～5倍.§3-4失效、许用应力和强度条件失效：由于各种原因使结构丧失其正常工作能力的现象，称为失效。材料的两种失效形式：（1）塑性屈服：指材料失效时产生明显的塑性变形，并伴有屈服现象。塑性材料如低碳钢等以塑性屈服为标志。（2）脆性断裂，材料失效时未产生明显的塑性变形而突然断裂。脆性材料如铸铁等以脆断为失效标志。极限应力(Ultimatestress)：失效时的应力,并用u表示。塑性材料—塑性屈服—极限应力σu—屈服极限σs脆性材料

6、—脆性断裂—极限应力σu—强度极限σb以大于1的因数除极限应力，并将所得结果称为许用应力，用[]表示.许用应力(Allowablestress)n—安全系数(factorofsafety)塑性材料(ductilematerials)脆性材料(brittlematerials)材料性质理想构件与实际构件之差别加载性质工作条件安全系数的选取塑性材料：n=1.2~2.5脆性材料：n=2.0~3.5强度设计准则其中：[]－许用应力，max－危险点的最大工作应力。②设计截面尺寸：依强度准则可进行三种强度计算：保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。①校核强度：③许可载荷：[例3]

7、已知三铰屋架如图，承受竖向均布载荷，载荷的分布集度为：q=4.2kN/m，屋架中的钢拉杆直径d=16mm，许用应力[]=170MPa。试校核刚拉杆的强度。钢拉杆4.2mq8.5mABC①整体平衡求支反力解：钢拉杆8.5mq4.2mFAyFBFAx③应力：④强度校核与结论：此杆满足强度要求，是安全的。②局部平衡求轴力：qFNFAyFAxFCyFCx[例4]简易起重机构如图，AC为刚性梁，吊车与吊起重物总重为P，为使BD杆最轻，角应为何值？已知