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工程力学教学课件作者宋小壮主编第四章第二节.ppt

发布：2017-05-15约2.81千字共10页下载文档

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一、低碳钢在拉伸时的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下其强度和变形性能。材料的力学性能可通过试验来测定。第二节材料拉伸和压缩时的力学性能常温、静载下的低碳钢单向拉伸试验，可在万能试验机上进行。为了便于比较不同材料的试验结果，必须将试验材料按照国家标准制成标准试样。下一页上一页二、铸铁在拉伸时的力学性能一、低碳钢在拉伸时的力学性能三、材料在压缩时的力学性能返回目录下一页上一页首页下一页上一页首页下一页上一页首页标准试件中间部分是工作长度为l0 ，称为标距。规定标准试件的标距l0与截面面积A0的比值为或。常用截面有圆形和矩形，圆形截面标准试件的标距试样中部工作段的直径为d0，且l0=10d0或l0=5d0。下一页上一页首页将试样装在试验机上，缓慢平稳地加载直至拉断。对应着每一个拉力FP，试样标距l0有一伸长量l 。试验过程中，试验机可以自动绘制出力与变形的关系曲线，称为拉伸曲线或是FP-l曲线。为了消除试样尺寸的影响，由式4-4和4-5，将纵坐标FP和横坐标l分别除以试样横截面的原始面积A0和标距的原始长度l0，得到材料拉伸时的应力一应变曲线或 -曲线。下一页上一页首页根据-曲线，低碳钢的拉伸过程可分为以下四个阶段： 1）线弹性阶段 p 比例极限 2）屈服阶段 s 屈服极限是衡量材料强度的重要指标 3）硬化阶段 b 强度极限 4）颈缩破坏阶段   p e s b e 弹性极限下一页上一页首页 1．线弹性阶段在拉伸的初始阶段，为一斜直线OA，表明此阶段内与成正比，材料服从胡克定律，即=E，直线OA的斜率在数值上等于材料的弹性模量，此阶段内的变形为弹性变形。线性阶段的最高点A对应的应力是应力与应变保持正比关系的最大应力，称为比例极限，用p表示。低碳钢Q235的比例极限p≈200MPa，弹性模量E≈200GPa。从A点到A点，与关系不再是直线．但变形仍然是弹性的。 A点对应的应力是材料只产生弹性变形的最大应力，称为弹性极限，用e表示。p与e虽含义不同，但数值接近，工程上对此二者不作严格的区分。下一页上一页首页 2．屈服阶段超过比例极限后，应力与应变不再保持正比关系。当应力增加到某一定值时，应变有非常明显的增加，而应力在很小范围内波动，在 -曲线上形成一段接近水平线的小锯齿形线段(BC段)。这种应力变化不大而应变显著增加的现象称为屈服或流动。屈服阶段的最低应力称为屈服应力或屈服极限，用s表示。低碳钢Q235的屈服应力s≈235MPa。材料屈服时，光滑试样表面会出现与轴线约成45的条纹。这是由于材料内部晶格间相对滑移形成的，称为滑移线。材料屈服时产生显著的塑性变形，这是构件正常工作所不允许的，因此屈服应力s是衡量材料强度失效的重要指标。下一页上一页首页 3．硬化阶段屈服阶段后，材料内部晶格重新排列，使材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力。这种现象称为材料的应变硬化。CE段称为硬化阶段，硬化阶段的最高点E对应的应力，是材料所能承受的最大应力，称为强度极限，用b表示。低碳钢Q235的强度极限 b≈380MPa。它是衡量材料强度的另一重要指标。下一页上一页首页 4．颈缩破坏阶段应力达到强度极限后，在试样的某一局部范围内、横向尺寸将急剧缩小，形成颈缩现象。此时使试件变形所需的拉力也迅速减小，最后导致试样拉断。颈缩现象下一页上一页首页试样拉断后，由于弹性变形自动消失，只保留了塑性变形，试样标距长度由原来的l0变为l1 。用百分比表示比值（4-11） 称为伸长率。试样的塑性变形(l1-l0)越大，也越大。因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。 . . l1 下一页上一页首页工程中将伸长率 5%的材料称为塑性材料，如低碳钢Q235的伸长率 ≈20%～30%，是典型的塑性材料。而把＜5%的材料称为脆性材料，如铸铁的 =0.5%～0.6%，属于典型的脆性材料。下一页上一页首页（4-12）原始横截面面积为A0的试样，拉断后颈缩处的最小截面面积变为A1，用百分比表示的比值  称为断面收缩率

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