材料力学性能02

1、1.1.拉伸试验条件：拉伸试验条件：拉拉 伸伸 试试 样样1)1)圆形截面圆形截面2)2)矩形截面矩形截面l0=10d0l0= 5d0l0tb003 .11Al 0065. 5Al 或或2.2.拉伸曲线拉伸曲线:P-:P- L L或或 - - 不同材料的应力应变关系示意图2.2.拉伸曲线拉伸曲线:P-:P- L L或或 - - L或 P或0mFmSR 0eFeSR 100100%LLLA010100%AAAZ低碳钢拉伸曲线线弹性阶段线弹性阶段冷作硬化冷作硬化颈缩阶段颈缩阶段强化阶段强化阶段屈服阶段屈服阶段3.3.典型材料拉伸曲线典型材料拉伸曲线: :无明显屈服的塑性材料拉伸曲线无明显屈服的塑性

2、材料拉伸曲线晶态聚合物材料拉伸曲线晶态聚合物材料拉伸曲线1-脆性材料；2-明显屈服塑性材料；3-无明显屈服塑性材料；4-强应变硬化材料；5-结晶聚合物典型工程材料拉伸应力应变曲线对比1.1.弹性模量：弹性模量：E E(1)(1)比例极限比例极限 比例极限比例极限p p是保证材料的弹性变形按正比关系是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力变化的最大应力，即在拉伸应力- -应变应变曲线上开始偏曲线上开始偏离直线时的应力值，其表达式为离直线时的应力值，其表达式为:式中：式中：FP为比例极限对应的试验力，为比例极限对应的试验力，A0为试棒的原始截为试棒的原始截面面积。面面积。2.2.

3、强度：强度：p、 e、 s、 b(2)(2)弹性极限弹性极限 弹性极限弹性极限e e是材料由弹性变形过渡到弹是材料由弹性变形过渡到弹塑性变形塑性变形时的应力，应力超过弹性极限以后，材料便开始产生塑时的应力，应力超过弹性极限以后，材料便开始产生塑性变形。其表达式为：性变形。其表达式为：式中：式中：Fe为弹性极限时对应的试验力，为弹性极限时对应的试验力，Ao为试棒的原始为试棒的原始截面面积。截面面积。(3)(3)比例极限与弹性极限的意义比例极限与弹性极限的意义理论上理论上，p p、e e是不同的，且各自唯一存在；是不同的，且各自唯一存在；工程上，工程上，p p、e e均难于准确测定，均难于准确测定

4、，为什么？为什么？国家标准和国际标准统一定义为国家标准和国际标准统一定义为“规定延伸强度规定延伸强度”， p规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度 r规定残余延伸强度规定残余延伸强度 t规定总延伸强度规定总延伸强度 例如例如: : p0.01表示塑性延伸率为表示塑性延伸率为0.01%0.01%时的应力；时的应力； r0.2表示残余延伸率为表示残余延伸率为0.2%0.2%时的应力；时的应力；比例极限、弹性极限与屈服强度的工程定义是统一的，比例极限、弹性极限与屈服强度的工程定义是统一的，都表示材料都表示材料对微量塑性变形的抗力对微量塑性变形的抗力p或Rpt或Rtr或Rrp、e的工程意义是：的工程意义是：

5、对于对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系性关系的机件，如测力计弹簧，是依靠弹性变的机件，如测力计弹簧，是依靠弹性变形的应力正比于应变的关系显示载荷大小的，形的应力正比于应变的关系显示载荷大小的，则则应以比例极限作为选择材料的依据应以比例极限作为选择材料的依据。对于对于服役条件不允许产生微量塑性变形的服役条件不允许产生微量塑性变形的机机件，设计时件，设计时应按弹性极限来选择材料应按弹性极限来选择材料。因此弹簧称有称量范围的限制因此弹簧称有称量范围的限制(4)(4)屈服强度屈服强度s 对于没有明显屈服对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用阶段的塑性材料，用名义

6、屈服极限名义屈服极限R Rr0.2r0.2来表来表示。示。%2 . 0o2 . 0rR塑性材料在拉伸时的力学性能：塑性材料在拉伸时的力学性能：21两个塑性指标两个塑性指标: :%100001lllA断后伸长率断后伸长率: :断面收缩率断面收缩率: :%100010AAAZ%5A为塑性材料为塑性材料%5A为脆性材料为脆性材料03.3.塑性塑性: : k k、 k kA Ag Agt At Ae 塑性材料和脆性材料力学性能比较塑性材料和脆性材料力学性能比较: :塑性材料塑性材料断裂前有很大塑性变形断裂前有很大塑性变形抗压能力与抗拉能力相近抗压能力与抗拉能力相近延伸率延伸率 5% 5%可承受冲击载荷

7、，适合于可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工锻压和冷加工脆性材料脆性材料断裂前变形很小断裂前变形很小抗压能力远大于抗拉能力抗压能力远大于抗拉能力延伸率延伸率 5% 5%适合于做基础构件或外壳适合于做基础构件或外壳 GB/T 228.1-2010规定塑性延伸强度最大力塑性延伸率断裂总延伸率新、旧标准断后伸长率符号表示的差异为避免混乱，建议加注旧标准符号： 试验测定的性能结果数值应按照相关产品试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求，标准的要求进行修约。如未规定具体要求，应按照如下要求进行修约：应按照如下要求进行修约： 强度性能值修约至强度性能值修约至1MPa 屈服点

8、延伸率修约至屈服点延伸率修约至0.1%， 其它延伸率和断后伸长率修约至其它延伸率和断后伸长率修约至0.5%； 断面收缩率修约至断面收缩率修约至1%1.1.真实应力与真实应变真实应力与真实应变0FPFPs 应力应力工程工程真实真实应变应变00LLL 00FFF 0ln0LLLdLdLL0ln0FFFdFdFFe真实应力应变与工程应力应变之关系真实应力应变与工程应力应变之关系FFLL00eFFLL00lnln1)1 (0FPFPs)1ln(lnln000LLLLL1111 (%) (%) (%)3.002.952.917.006.756.5410.009.539.0920.0018.2316.66

9、均匀变形阶段真实应变与工程应变之间的差别 工程应力-应变曲线与真应力-真应变曲线2.2.真应力真应力- -真应变曲线真应变曲线 necking(考慮橫向收缩及颈缩考慮橫向收缩及颈缩 所致多向應力所致多向應力)典型金属真应力-真应变曲线3.3.加工硬化现象加工硬化现象lnlnlnnKsnKsHollomon关系式 加工硬化指数n1nnKdds加工硬化率ds/d材料状态n K(MPa)Cu退火0.443448.3Al退火0.250157.5Fe退火0.237575.340钢正火0.2211043.540钢调质0.229920.7T8钢退火0.204996.4T8钢调质0.2091018T12钢退火0.1701103.360钢淬火+ 500回火0.101570几种金属材料室温下的K、n值 4.4.颈缩与断裂颈缩与断裂dPsbdF + Fbds0 颈缩条件 ddFdFsdsbbbsddsnbbnbKsnKdds1 n = b A:高强度、低塑性、低韧性B:低强度、高塑性、低韧性C:中强度、中塑性、高韧性5.5.静力韧度静力韧度思考题（5）强度指标中哪些易测量？哪些难测量？（8）加工硬化指数的工程意义？（7）低碳钢拉伸工程应力应变曲线有何令人困惑之处？（2）塑性变形开始后是否存在弹性变形？为什么？（3）拉伸力学状态