轴向拉伸和压缩-材料在拉伸和压缩时的力学性质（建筑力学）

2.低碳钢拉伸过程的四个阶段（1）弹性阶段轴向拉伸与压缩OB段:弹性阶段当外力撤消以后产生的变形能够完全恢复。比例极限弹性极限OA段:比例阶段（斜直线）应力应变完全成正比A●●●●●●BCC'DE（A点）（B点）

（2）屈服阶段BC段:屈服阶段

荷载在小范围内波动,基本不变,而变形明显增加材料暂时失去了抵抗变形的能力,开始产生塑性变形。光滑试件表面出现与轴线大致成45°的条纹线。C'点：屈服极限(强度设计的依据)A●●●●●●BCC'DECD段:强化阶段

试件恢复了抵抗变形的能力,产生的变形绝大多数为塑性变形。强度极限A●●●●●●BCC'DE

（3）强化阶段（4）DE段:颈缩破坏阶段

试件某一局部突然向里收缩,出现颈缩现象。A●●●●●●BCC'DE第五节材料在拉伸和压缩时的力学性质所谓材料的力学性质是指材料在外力作用下所表现出的强度和变形方面的性能。材料的力学性质都要通过试验来确定。工程中的材料很多，通常根据其破坏时发生塑性变形的大小，区分为脆性材料（铸铁）和塑性材料（低碳钢）两大类。轴向拉伸与压缩低碳钢是建筑工程中应用很广泛的一种材料，而且它在拉伸时表现出的力学现象比较全面，它的力学性质比较典型。因此，本节重点研究低碳钢的拉伸试验。一、材料在拉伸时的力学性质(一)低碳钢拉伸时的力学性质试验时采用国家规定的标准试件。常用的试件有圆截面和矩形截面两种。圆截面试件矩形截面试件试件的中间部分是工作长度l，称为标距。通常规定：圆截面标准试件

l=10d

或l=5d矩形截面标准试件轴向拉伸与压缩1.拉伸图和应力——应变图

试验机的自动绘图设备，可在试件拉伸过程中，自动绘出试件所受拉力

FP与标距l段相应的伸长量l的关系曲线。该曲线以伸长量

l为横坐标，拉力FP

为纵坐标，通常称它为拉伸图。下图为低碳钢的拉伸图。轴向拉伸与压缩为了消除试件尺寸对试验结果的影响，使图形反映材料本身的性质，通常把横坐标⊿l

除以标距l得把纵坐标FP除以杆件横截面的面积A得画出以ε为横坐标，σ为纵坐标的曲线，这种曲线与试件的尺寸无关，只反映材料本身的一些力学性质，该曲线称为应力—应变图，也称σ—ε曲线。轴向拉伸与压缩(一)低碳钢压缩时的力学性质试件—短圆柱体二、材料在压缩时的力学性质轴向拉伸与压缩试件高度一般为直径的1.5～3倍，高度不能太高，否则受压后容易发生弯曲变形。在屈服阶段以前，拉伸和压缩的应力-应变图线大致重合，这表明：低碳钢压缩时的比例极限、屈服极限、弹性模量都与拉伸时相同。把低碳钢看作拉压性能相同的材料。轴向拉伸与压缩3.延伸率和截面收缩率——塑性指标。

延伸率

•

δ≥5%的材料为塑性材料

•

δ＜5%的材料为脆性材料低碳钢的延伸率约为20%

~30%截面收缩率低碳钢的截面收缩率约为60%

~70%轴向拉伸与压缩延伸率表示试件直到拉断时塑性变形所能达到的最大程度。δ的值越大，说明材料的塑性越好。（三）铸铁在拉伸时的力学性质拉断时的应力就是衡量它强度的唯一指标，称为强度极限，用符号σb表示。轴向拉伸与压缩

从图

中可以看出：图线没有明显的直线部分，没有屈服阶段，也没有颈缩现象。拉断时的应变很小，约0.4%~0.5%，是典型的脆性材料。铸铁拉伸时的应力-应变曲线，如图

虚线1所示。（二）铸铁在压缩时的力学性质压坏时的应力就是衡量它强度的唯一指标，也称为强度极限，用符号σb表示。铸铁是一种抗压性能好而抗拉性能差的材料，工程中常将它用于受压杆件。铸铁压缩时的应力-应变曲线与拉伸时相似。没有明显的直线部分及屈服阶段轴向拉伸与压缩总的来说，塑性材料的抗拉、抗压能力都较好，既能用于受拉构件又能用于受压构件；脆性材料的抗压能力比抗拉能力好，一般只用于受压构件。