材料的力学性能01课件

第一章

材料的拉伸性能1.1前言1、拉伸性能:

通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变硬化和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。2、拉伸性能的作用、用途：a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂性能。（研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能时，都要测定材料的拉伸性能）3、本章内容实验条件：光滑试件室温大气介质单向单调拉伸载荷研究内容：测定不同变形和硬化特性的材料的应力-应变曲线和拉伸性能参数。了解不同材料的性质2.拉伸实验中注意的问题a.拉伸加载速率较低,俗称静拉伸试验。严格按照国家标准进行拉伸试验，其结果方为有效，由不同的实验室和工作人员测定的拉伸性能数据才可以互相比较。b.拉伸试验机带有自动记录或绘图装置，记录或绘制试件所受的载荷P和伸长量Δl之间的关系曲线;图1-2低碳钢的拉伸图拉伸图拉伸曲线拉伸图----加载后标距间的长度变化量l

载荷P关系曲线拉伸曲线----应力应变曲线工程应力――载荷除以试件的原始截面积即得工程应力，σ=P／A0工程应变――伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l01．3典型的拉伸曲线

1、材料分类：

按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将材料分为脆性材料和塑性材料两大类。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变形,只发生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆塑性变形。高塑性材料在拉伸断裂前不仅产生均匀的伸长，而且发生颈缩现象，且塑性变形量大。低塑性材料在拉伸断裂前只发生均匀伸长，不发生颈缩，且塑性变形量较小。

2、典型的拉伸曲线

s=0.2sbeeeeee屈服强度s：

对于拉伸曲线上有明显的屈服平台的材料，塑性变形硬化不连续，屈服平台所对应的应力即为屈服强度，记为ss=Ps/A0

对于拉伸曲线上没有屈服平台的材料，塑性变形硬化过程是连续的，此时将屈服强度定义为产生0.2%残余伸长时的应力，记为σ0.2s=σ0.2=P0.2/A0

抗拉强度b：

定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗拉强度之值，记为σbσb=Pmax／A0

延伸率：

材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk，然而按下式算出延伸率断面收缩率ψ：断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。在拉伸时，试件发生轴向伸长，也同时发生横向收缩。将纵向应变el

与横(径)向应变er之负比值表示为υ，即υ=-er/el，υ称为波桑比(Poisson’sratio),它也是材料的弹性常数。脆性材料在拉伸载荷下的力学性能可用两个力学参数表征：即弹性模量和脆性断裂强度。1．6塑性材料的拉伸力学行为

当塑性材料所受的应力低于弹性极限，其力学行为可近似地用虎克定律加以表述。当材料所受的应力高于弹性极限，虎克定律不再适用。此时，材料的变形既有弹性变形又有塑性变形，进入弹塑性变形阶段，其力学行为需要用弹-塑性变形阶段的数学表达式，或称本构方程加以表述。真应力—真应变的定义：设L0=100，L=110，则真应力：真应变：在弹-塑性变形阶段，只有真应力-真应变曲线才能描述材料的力学形为。绝大多数金属材料在室温下屈服后，要使塑性变形继续进行，必须不断增大应力，所以在真应力-真应变曲线上表现为流变应力不断上升。这种现象称为形变强化。Hollomon方程：金属材料的真应力-真应变曲线可用不同的方程表示，但常用的是下列方程S=K·εpn

上式也称为Hollomon方程。式中εp为真应变的塑性分量，n为应变硬化指数，K为强度系数，即εp=1时的其应力值。断裂延性：拉伸断裂时的真应变称为断裂延性