工力01章-3材料力学性能课件.ppt

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1、§1－5拉伸和压缩时材料的力学性能一、材料在拉伸时的力学性能力学性能———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《金属材料室温拉伸试验方法》（GB228—2002)LL=10dL=5d对圆截面试样：对矩形截面试样：万能试验机MechanicalPropertiesofMaterialsPP拉伸图：P~ΔL曲线应力－应变曲线：s~e曲线L

2、0σεPΔLs=P/A0e=ΔL/L01.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Hardeningstage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

3、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(Percentelongation)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

4、试件产生0.2%的塑性应变(εp=0.2%)的应力作为屈服点,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由于无法确定其屈服点,只能采用人为规定的方法。合金钢20Cr高碳钢T10A螺纹钢16Mn低碳钢A3黄铜H622、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。3、脆性材料的拉伸性能二、材料在压缩时的力学性能试件：金属材料－短圆柱混凝土、石料－立方体dLbbL国家标准规定《金属压缩试验方法》（GB7314—87)低碳钢压缩压缩时由于横截面面积不

5、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脆性材料的压缩脆性材料的压缩强度远大于拉伸强度:(σb)c>>(σb)t塑性材料和脆性材料的主要区别：塑性材料的主要特点：塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。脆性材料的主要特点：塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其强度指标只有σb。MechanicalPropertiesofMaterials三、几种非金属材料的力学性能混凝土MechanicalProperti

6、esofMaterials木材MechanicalPropertiesofMaterials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

7、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（）BBMechanicalPropertiesofMaterials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）；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

8、（3）＞E（1）＞E（2）；延伸率δ（3）＞δ（2）＞δ（1）；（D）强度极限σｂ（1）＝σｂ