材料在拉伸和压缩时的力学性能.ppt

材料在拉伸和压缩时的力学性能 第25讲 材料在拉伸和压缩时的力学性能 不同材料在受力时表现出的力学性能各不相同 材料的力学性能由试验测定 低碳钢 含碳量不大于0 25 的碳素钢 和铸铁是在力学性能上具有代表性的材料 本节主要介绍这两种材料在常温 静载条件下轴向拉伸和压缩时的力学性能 一 材料在拉伸时的力学性能 按照国家标准 金属拉伸试验试样 GB6397 86 制成标准试件 图6 7 试件的几何形状和受力条件都符合轴向拉伸的要求 两端加粗是便于夹装和避免在装夹部位发生破坏 在试件的等直部分划上两条相距为l的横线 横线之间的部分作为测量变形的工作段 称为标距 规定圆截面试件的l 10d 长试件 或l 5d 短试件 d为工作段的直径 1 拉伸试验 标准试件和试验设备 拉伸试验一般在万能试验机上进行 它可以对试件加载 可以测力并自动记录力与变形的关系曲线 一 材料在拉伸时的力学性能 1 拉伸试验 将低碳钢试件装在试验机上 缓慢加载 由测力装置随时可以读出试件所承受的拉力 自动记录装置绘出试件受力和试件伸长量关系的曲线 图6 8a 该曲线称为试件的拉伸图 将拉力除以试件横截面的原面积A 作为试件工作段的正应力 将试件的伸长量除以工作段的原长 代表试件工作段的轴向线应变 按一定的比例将拉伸图转换为 与 关系的曲线 图6 8b 该曲线称为应力 应变曲线或 曲线 低碳钢试件的拉伸图和应力 应变曲线 一 材料在拉伸时的力学性能 1 拉伸试验 图6 11绘出了灰铸铁在拉伸时的 曲线 没有直线部分 无屈服和颈缩现象 试件拉断时的变形极小 断裂时的应力为强度极限 它是灰铸铁唯一的强度指标 一般可近似地将 曲线的绝大部分看作直线 并认为在这个范围内材料符合胡克定律 2 铸铁 二 材料在压缩时的力学性能 金属材料压缩试验用圆柱形试件 试件的高为直径的1 5 3倍 非金属材料 如混凝土 石料等 试件为立方块 压缩试验 1 低碳钢的压缩试验 图6 12绘出了低碳钢压缩试验的 曲线 与拉伸试验的 曲线比较 在屈服阶段以前 两条线基本重合 即低碳钢压缩时的比例极限 屈服极限 弹性模量均与拉伸时相同 过了屈服极限之后 试件越压越扁 压力增加 受压面积也增加 试件不会被压裂 测不出强度极限 因此 低碳钢的力学性能指标通过拉伸试验都可以测定 二 材料在压缩时的力学性能 铸铁压缩破坏时 破坏面大致与轴线成45 角 铸铁压缩破坏是被剪断的 1 低碳钢的压缩试验 2 铸铁的压缩试验 图6 11绘出了铸铁压缩试验时的 曲线 与拉伸试验的 曲线比较 曲线相似 但压缩时的强度极限及塑性应变都比拉伸时大得多 故脆性材料宜作受压构件 三 材料的力学性能指标 图6 13 a 所示试件的原始形状和尺寸l 标距 图6 13 b 被拉断之后拼合在一起的形状和尺寸l1 标距范围内残留的塑性变形量与标距的百分比称为断后伸长率 用 表示 1 弹性指标 弹性模量E 反映材料抵抗拉 压弹性变形的能力 泊松比 横向变形系数 反映材料弹性范围内变形时 横向变形程度与纵向变形程度的关系 2 塑性指标 三 材料的力学性能指标 1 弹性指标 2 塑性指标 弹性模量E 泊松比 断后伸长率 断面收缩率 工程上