材料在拉伸与压缩时的力学性能课件.ppt

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1、材料在拉伸与压缩时的力学性能4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能4．6．1材料在拉伸时的力学性能F△l45°a）O图4-18试件拉伸曲线a）F—Δl曲线b）s—e曲线spsDAb）COEBeA'sssesb4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能材料拉伸时的力学性能由拉伸试验测定。有两种曲线：F—Δl曲线（图4-18a）σ–ε曲线(亦称为应力—应变曲线)，图4-18b为低碳钢Q235A的应力—应变曲线。该应力—应变曲线分为四个阶段，有四个特性点。(1)线弹性阶段与比例极限。在图4-18b中，OA段为直线，满胡克定律，其最大应力值称为材料的比例极限或比例强度，用sP表示。Q235A

2、钢的比例极限约为sP=200MPa。微小段AA'为曲线，应力、应变不再保持线性关系。但是这一阶段的变形仍然属于弹性变形。弹性变形是指载荷消失后，变形立即消失的变形。弹性变形阶段中的最大应力值，称为弹性极限，用se表示。sP与se的数值非常接近，工程上对两者不作严格区分。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能(2)屈服阶段与屈服点。曲线带有锯齿形平台(BC段)，此阶段的应力变化不大，而应变却明显增加。这种现象称为屈服或流动。BC段称为屈服阶段。屈服阶段的最低应力值sS较稳定，称为材料的屈服点。Q235A钢的屈服点sS=235MPa。低碳钢屈服时，光滑试件表面会出现与轴线成45°

3、角的条纹(见图4-18a)，这种条纹称为滑移线。工程上的构件产生屈服现象时，具有明显的塑性变形，是失效的标志。因此，屈服点是衡量材料强度的一个重要指标。(3)强化阶段与抗拉强度。经过屈服阶段后，曲线开始逐渐上升，材料恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为强化。曲线上的CD段，称为强化阶段。强化阶段的最高应力值，称为抗拉强度，用sb表示，它是衡量材料强度的又一重要指标。Q235A钢的抗拉强度约为sb=400MPa。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能(4)缩颈断裂阶段。当应力小于抗拉强度时，试件的标距部分均匀变形。当应力达到抗拉强度后，试件的某一局部的横向尺寸将急剧减少，这种现象

4、称为缩颈(见图4-18a)。此时，试件已丧失承载能力，故拉伸曲线急剧下降，直至试件被拉断。曲线中的DE段称为缩颈断裂阶段。综上所述，低碳钢试件在拉伸过程中，经历了线弹性、屈服、强化以及缩颈断裂阶段。在这四个阶段中，应力的特性值分别有比例极限sp，弹性极限se，屈服点ss以及抗拉强度sb。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能（5）冷作硬化。见图4-19，这种材料在预拉到强化阶段后卸载，使比例极限提高而塑性降低的现象称为冷作硬化。图4-19冷作硬化曲线CBFspseOEDO2O1sssbA冷作硬化一方面提高了材料的比例极限，从而提高了材料在弹性范围内的承载能力，另一方面却降低了

5、材料的塑性，使材料变硬、变脆，增加了机械加工难度，而且容易在构件上产生裂纹。如起重机中的钢缆绳、建筑用的钢筋，都经过预拉至屈服点之后再使用，从而提高它们弹性阶段的承载能力。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能（6）塑性指标。工程中用“断后伸长率”和“截面收缩率”作为材料的塑性指标。(4-9)式中d——断后伸长率，是衡量材料的塑性指标之一。其值越大，说明材料的塑性越好，反之塑性越差。试件拉伸前的横截面积为A0，拉断后在标距范围内断口处的横截面积为A1。用y表示截面面积的相对变化率，即(4-10)4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能式中y——断面收缩率。工程上将d>5%的材料称为

6、塑性材料。低碳钢、青铜和铝等均属此类。d≤5%的材料称为脆性材料。灰口铸铁、混凝土等均为脆性材料。对于Q235A钢，断后伸长率d=21%～26%，截面收缩率约为y=60%，说明Q235A钢具有很好的塑性。应该指出，上述关于塑性材料和脆性材料的表述，都是以常温、静载以及简单受力为前提的。材料的塑性或脆性与温度、加载速度以及受力状态有关。例如，即使塑性很好的材料，在很低的温度或一定的高温下，也会表现出明显的脆性。2．其他材料拉伸时的力学性能（1）其他塑性材料拉伸时的力学性能。图4-20所示为工程上几种常用塑性材料拉伸时的力学性能。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能图4-20其

7、他塑性材料拉伸时的σ—ε曲线3040青铜锰钢Os800600400′2001020e%硬铝退火球墨铸铁低碳钢s/MPa这类材料没有明显的屈服阶段，国家标准规定：把材料产生0.2%塑性应变所对应的应力值作为名义屈服点，称为材料的屈服强度，用σ0.2表示(见图4-21)。4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能图4-21名义屈服强度se%O0.2图4-22铸铁拉伸时的s—e曲线e%s0.60.4140O0.2s/MPa4．6材料在拉伸与压缩时的力学性能（2）脆性材料拉伸时的力学性能。对于脆性材料，其拉伸试验结果与塑性材料差异很大。图4-