第1章 应力-应变曲线及弹性变形PPT课件

.1，陈江民，江苏大学材料科学与工程系2009年01月，材料变形与破坏，2，第一个材料变形，3，第一章拉伸应力应变曲线，4，第一章拉伸应力应变曲线，单向静态拉伸试验：是应用最广泛的机械性能测试方法之一。1)表示材料在静态负载下的机械运动(3种失败形式：过度弹性变形、塑胶变形、破坏)。2)还可以校正材料最基本的机械特性指标，例如屈服强度、拉伸强度、延伸率、截面收缩率。5，1，拉伸力-伸长曲线，1，拉伸曲线：拉伸力f-绝对伸长L的关系曲线。在拉力作用下退火低碳钢的变形过程的步骤4:1)弹性变形：o E2)不均匀屈服塑性变形：a C3)均匀塑性变形：c B4)不均匀集中塑性变形：b K5)最后产生断裂。K ，软钢的拉伸和拉伸力曲线，6，2，应力-应变曲线，2，应力-应变曲线： (工程)应力-应变曲线，曲线形状不变。这样，就可以在静态拉伸下设定材料的机械特性指标。应力:外部负载作用下单位断面面积内的内力。工程应力应变曲线，应变:单位长度的伸长。样例原始截面面积A0，样例标准距离L0，7，使用静态拉伸应力-应变曲线，许多重要性能指标：弹性系数e:主要用于零件的刚度设计。屈服强度s和抗拉强度b:主要用于零件的强度设计。特别是抗拉强度b与弯曲疲劳强度具有一定的比例关系，为交变载荷下零件的使用提供了进一步的参考。材料的塑性，断裂前变量：主要是在冷热变形时，参考材料的工艺特性。8，工程应力-应变曲线：不真实反映试样拉伸过程中应力和变形的变化关系。在实际拉伸中，长度L0随着载荷f的增加而增加，切割区域A0相应减少。工程应力应变曲线，9，3，实际应力s-实际变形e曲线，3，实际应力s-实际变形e曲线： (流变曲线)随着实际反射变形过程中变量的增加材料特性的变化。真应力应变曲线，工程应力应变曲线，10，true应力s和true应变e，1) true应力s:瞬间施加在试件上的拉伸应力。2)实际变形e:诗篇的瞬时伸长量/瞬时长度。在拉伸过程的每个阶段，如果试件的伸长量较小的增量dL，则试件将从L0拉伸到Ln。总变形为：工程变形、工程应力、11，3)实际应力s和工程应力关系材料拉伸变形为等体积变化(A0L0=AL)过程时，实际应力s和工程应力之间存在以下关系：此说明是S。(-工程变形)，12，4)实际变形e和工程变形关系明显，总是e ，变形越大，差异越大。13，4，实际应力s(变形e)的意义定义，1)实际应力s和实际变形e的定义：承认变形过程中试验厂长度和直径的变化。变形期间体积保持不变，因此实际截面面积a会随着长度的增加而相应减少。14，4，定义实际应力s(变形e)的意义，2)定义实际变形。因为实际变形e与每个瞬间的瞬时螺距长度Li相关。固定每个偏移增量 l会增加瞬时长度Li，从而减少变形增量。随着添加每个偏移增量 l，瞬时偏移长度Li增加。由试样的总长度变化定义的真正变形e可以认为其长度变化是由一个阶段或任意多个阶段构成的。15，因此，如果多次拉伸(例如，2次拉伸)，每个拉伸工程必须将不等于一次拉伸的工程变量相加。但是，每个拉伸的实际变量e的总和必须等于一个拉伸的实际变量。16，5，不同类型材料的一般拉伸应力应变曲线，1)类型I:完全弹性可以用huke定律描述与应力-应变成比例的材料特性。性质：可逆应力应变曲线和无塑胶变形的特征。一般材料：例如玻璃、岩石、多个陶瓷、高交联度的高聚合物和低温的某些金属材料。这种材料的脆性(低能量)破坏能力是一个非常重要的问题。e-材料的弹性系数(杨氏系数)，17，苏打石灰玻璃：应力应变曲线仅显示弹性变形，并且立即破碎，没有塑性变形，因此完全易碎。工程结构陶瓷材料：相当于Al2O3、SiC等急冷高碳钢、普通灰色主铁路。18，完全弹性材料：不适合拉伸载荷下的工程应用程序，但是承受压缩载荷时的理想材料。易碎的材料在压缩时比拉伸强度强几倍。例如，混凝土材料是在压缩情况下广泛使用的极好范例。但是，由于在工程中承受纯压缩载荷很少，并且通常或几乎同时传递拉伸载荷，因此完全弹性材料(易碎材料)必须考虑到如何提高抗拉载荷的阻力。示例：将钢筋添加到混凝土材质中，以提高拉伸属性。19，高分子材料，聚氯乙烯：拉伸开始时应力和变形不直。也就是说，不遵循胡克定律，变形表示粘弹性。粘弹性：材料在外力作用下同时具有弹性和粘性两种变形机制的机械运动。其特点是变形对应力的响应(或相反)在瞬间没有完成(变形落后于应力)，必须通过缓解过程，但消除后的变形返回初始值，不留下残留变形。20，2)类型:弹性-均匀塑料材料具有不可逆塑性变形功能，弹性变形后具有均匀变形阶段，应力-应变曲线显示为类型。第二类应力应变曲线，应力非常小时，弹性变形区域，与均匀塑性变形过程相对应的平滑抛物线。均匀塑料变形：指示塑料变形继续需要外力。也就是说，材料具有阻止塑料边前进的能力(变形硬化特性)。21、铝镁合金、铜合金、碳合金结构钢(淬火中间高温回火)等大多数塑料金属材料的应力应变曲线也是如此。材料从弹性过渡到塑性变形，塑性变形没有锯齿平台，变形总是伴随加工硬化。22，3)类型iii:弹性-非均匀塑性变形在正常弹性后，抛物线上叠加了一系列齿。这些材质特性：由材质内部的不均匀变形引起。发生：(1)面心立方金属在低温高应变率下通过孪晶成型。标准距离的长度随着孪晶带的核生成和生长而间歇增加，如果样品的瞬时应变速率超过试验机卡盘运动速度，载荷就会减少。23，(2)含碳散装立方铁基固溶体和铝低溶质固溶体。溶质原子或空位与晶格电位相互作用的结果。如果应力足够大，则电位可以偏离溶质集群，载荷减小。如果溶质原子扩散得足够快，可以重新锁定电位，那么在继续变形之前，必须进一步增加载荷。24，4)类型:弹性-不均匀塑性-均匀塑性变形许多体立方铁基合金和非铁合金，应力-应变曲线是弹性和均匀塑性变形之间狭窄部分不均匀的塑性变形区域。也就是说，从弹性到塑性变形的转变很明显。主要性能：测试中外力没有增加(保持不变)的样品继续伸长；或者当外力增加到特定值时，突然下降，然后当外力增加或不上升时，样本肾脏变形继续进行。这是“投降现象”。25，不同类型材料的典型拉伸应力应变曲线，退火低碳钢：拉伸应力应变曲线中出现屈服平台，随着钢碳含量的增加，平台的扩展长度减小。碳含量增加到0.6%以上时，平台消失。26，5)型:具有弹性-非均匀塑性-均匀塑性变形父屈服点a，载荷减小。其中：OA-灵活性；A b-不均匀塑性变形；Bc-均匀塑料变形。到达点b时，诗篇中出现“颈部收缩”，但很快就会失败。一般结晶高聚合物材料具有与结构相关的此特性。以b点为界，整个塑料呈现两种不同的趋势。A b-应力随应变的增加而减少，BC-随应变的增加而增加。27，6，温度和应