材料的拉伸性能课件

材料的拉伸性能1.2拉伸試驗1.拉伸試件的形狀和尺寸常用的拉伸試件:為了比較不同尺寸試樣所測得的延性,要求試樣的幾何相似，l0／A01/2要為一常數．其中A0為試件的初始橫截面積。光滑圓柱試件:試件的標距長度l0比直徑d0要大得多；通常，l0=5d0或l0=10d0板狀試件:試件的標距長度l0應滿足下列關係式：l0=5.65A01/2或11.3A01/2

；

具體標準：GB6397－862.拉伸實驗中注意的問題a.拉伸加載速率較低,俗稱靜拉伸試驗。嚴格按照國家標準進行拉伸試驗，其結果方為有效，由不同的實驗室和工作人員測定的拉伸性能數據才可以互相比較。b.拉伸試驗機帶有自動記錄或繪圖裝置，記錄或繪製試件所受的載荷P和伸長量Δl之間的關係曲線;圖1-2低碳鋼的拉伸圖圖1-2低碳鋼的工程應力一工程應變曲線拉伸圖拉伸曲線拉伸圖----加載後標距間的長度變化量

l

載荷P關係曲線拉伸曲線----應力

應變曲線工程應力――載荷除以試件的原始截面積即得工程應力，σ=P／A0工程應變――伸長量除以原始標距長度即得工程應變ε，ε=Δl／l01．3典型的拉伸曲線

1、材料分類：

按材料在拉伸斷裂前是否發生塑性變形，將材料分為脆性材料和塑性材料兩大類。脆性材料在拉伸斷裂前不產生塑性變形,只發生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發生不可逆塑性變形。高塑性材料在拉伸斷裂前不僅產生均勻的伸長，而且發生頸縮現象，且塑性變形量大。低塑性材料在拉伸斷裂前只發生均勻伸長，不發生頸縮，且塑性變形量較小。

2、典型的拉伸曲線

s=0.2

s

beeeeee1．4拉伸性能

彈性模量E:

單純彈性變形過程中應力與應變的比值。屈服強度

s：

對於拉伸曲線上有明顯的屈服平臺的材料，塑性變形硬化不連續，屈服平臺所對應的應力即為屈服強度，記為

s

s=Ps/A0

對於拉伸曲線上沒有屈服平臺的材料，塑性變形硬化過程是連續的，此時將屈服強度定義為產生0.2%殘餘伸長時的應力，記為σ0.2

s=σ0.2=P0.2/A0

抗拉強度

b：

定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應力，以前稱為強度極限。取拉伸圖上的最大載荷，即對應於b點的載荷除以試件的原始截面積，即得抗拉強度之值，記為σbσb

=Pmax／A0

延伸率

：

材料的塑性常用延伸率表示。測定方法如下：拉伸試驗前測定試件的標距L0，拉伸斷裂後測得標距為Lk，然而按下式算出延伸率斷面收縮率ψ：斷面收縮率ψ是評定材料塑性的主要指標。1．5脆性材料的拉伸力學行為

脆性材料在拉伸載荷下的力學行為可用虎克定律來描述。在彈性變形階段，應力與應變成正比，即

=E·e

無機玻璃、陶瓷以及一些處於低溫下的脆性金屬材料，在拉伸斷裂前只發生彈性變形，而不發生塑性變形，其拉伸曲線如圖1-3(a)所示。

在拉伸時，試件發生軸向伸長，也同時發生橫向收縮。將縱向應變el

與橫(徑)向應變er之負比值表示為υ，即υ=-er/el，υ稱為波桑比(Poisson’sratio),它也是材料的彈性常數。脆性材料在拉伸載荷下的力學性能可用兩個力學參數表徵：即彈性模量和脆性斷裂強度。1．6塑性材料的拉伸力學行為

當塑性材料所受的應力低於彈性極限，其力學行為可近似地用虎克定律加以表述。當材料所受的應力高於彈性極限，虎克定律不再適用。此時，材料的變形既有彈性變形又有塑性變形，進入彈塑性變形階段，其力學行為需要用彈-塑性變形階段的數學運算式，或稱本構方程加以表述。真應力—真應變的定義：設L0=100，L=110，則真應力：真應變：若設L0=100，L0＝101，L0＝102，……L10=110，則e1=1%,e2=0.99%,e3=0.98%,……e10=0.917%e1+e2+e3＋

……

＋e10<10%在彈-塑性變形階段，只有真應力-真應變曲線才能描述材料的力學形為。絕大多數金屬材料在室溫下屈服後，要使塑性變形繼續進行，必須不斷增大應力，所以在真應力-真應變曲線上表現為流變應力不斷上升。這種現象稱為形變強化。Hollomon方程：金屬材料的真應力-真應變曲線可用不同的方程表示，但常用的是下列方程S=K·εpn

上式也稱為Hollomon方程。式中εp為真應變的塑性分量，n為應變硬化指數，K為強度係數，即εp=1時的其應力值。斷裂強度：

拉伸斷裂時的真應力稱為斷裂強度，記為σf

。試驗時測出斷裂點的截荷Pf，試件的最小截面積Af，則斷裂時的平均真應力，即平均斷裂強度值，σf表示如下σf=Pf/Af

通常在拉伸試驗中，不測定斷裂強度。在這種情況下，可以根據下列經驗公式估算斷裂強度σf=σb