材料在拉伸、压缩时的机械性能.ppt
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1、材料在拉伸、压缩时的机械性能,54材料在拉伸、压缩时的机械性能,分析拉、压杆件的强度和变形问题时,除了计算应力之外,还因了解材料机械性能。,如:危险应力、弹性模量E、泊松比,材料的机械性能都是由实验测定,材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性,本节主要介绍材料拉伸时的机械性能 并对材料压缩时的机械性能作简单说明。,5.4.1材料拉伸时的机械性能,常温静载拉伸试验是研究材料(尤其是金属材料)机械性质最常用和最基本的试验。,室温,缓慢加载,按规定(GB228-76),对圆试件: 对板试件:,为了便于比较各种材料在拉伸时的机械性质,试验时将材料制成标准圆试件;当试验材料为板材时,则采用标准板
2、试件。,其中 do圆试件直径; b、h板试件的横截 面尺寸。 l0试件的有效长度, 称为标距;,实验前在中部标出的一段工作长度,A0为板试件的初始横截面积,应力一应变曲线与应力特征值,1,一般试验机均可将试验 过程中的轴力P和对应 的伸长量l自动地绘 成P- l曲线,称为“拉伸曲线”,在进行拉伸试验时:,将标准試件安装在试验机的夹具中,开动机器缓慢加载,直至试件拉断为止,A3钢的拉伸曲线,A3钢的拉伸曲线,对于同样的材料,这种以 纵坐标表示拉力P,以横 坐标表示绝对伸长l的图 线,将随着试件的尺寸而 改变。,为了消除尺寸的影响,获 得反映材料性能的曲线, 将纵坐标P和横坐标l分 别除以试件的初
3、始截面积 A0和标距l0,得到材料拉 伸时的应力一应变曲线, 即-曲线。,A3钢的 - 曲线,A3钢的 - 曲线,低碳钢(如A3钢)是工程上使用较广泛的材料,同时,它在拉伸过程中所表现的机械性质具有一定的代表性,所以常常把它作为重点研究。,从A3钢的-曲线 可以看出材料的一些特性。,低碳钢拉伸实验的整个过程,大致可分为四个阶段:,l)弹性阶段,2)屈服阶段,3)强化阶段,4)颈缩阶段,l)弹性阶段(oa段),在此阶段内,可以认为变形全部是弹性的。如果在试件上加载, 使其应力不超过a点,然后再卸载,则试件能恢复原状。,与这一阶段的最高点a相对应的应力最高限称为材料的“弹性极限”,用e 表示。,弹
4、性极限e是卸载 后试件上不留塑性变形 的应力最高限!,l)弹性阶段(oa段),在弹性阶段(oa段)内,oa段可以认为是直线的部分,这段直 线的最高点a对应的应力值p,称为材料的比例极限,它是 纵应变与正应力成正比的应力最高限。, =E,在比例阶段内,试件的应力 应变关系符合虎克定律。,胡克定律,l)弹性阶段(oa段),弹性极限与比例极限二者 的意义不同,但由试验求 得的数值却很接近,以致 在实际应用中常认为二者 的数值相同,有时甚至把 这两个名词也相互通用。,可以认为,在弹性范围内, 材料基本符合胡克定律,2)屈服阶段,过了a点,曲线坡度弯缓,这时应力先是下降,然后在很 小的范围内波动,而应变
5、却迅速增长。,这种现象称为“屈服”或“流动”。,这一阶段曲线的最高点称为 “上屈服点”,,这一阶段曲线的最低点称为 “下屈服点”。,工程上通常 将下屈服点b 的应力值称为 “屈服极限”或 “流动极限”, 用s表示。,在屈服 阶段内,材料几 乎失去了抵抗变 形的能力。,2)屈服阶段,在屈服阶段内,如试件表 面光滑,则当应力达到屈服极 限时,就会在其表面上出现许 多倾斜条纹(与试件的轴线约 成45),这种条纹称为滑移 线。它是由于材料内部晶格间 发生滑移所引起的,一般认为, 晶格间的滑移是产生塑性变形 的根本原因。,3)强化阶段(cd),过了屈服阶段,曲线又继续上升,即材料又恢复了抵抗变形的能力。
6、,这说明当材料晶格滑移到一定程度后,产生了抵抗滑移的能力。,为使应变增加,必须继续增加应力。,这一阶段称为“强化阶段”,这一阶段的应力最高限,也是-曲线上应力的最高限称为“强度极限”,用p表示。,4)颈缩阶段(de段),载荷到达最高值后,可以看到试件在某一小段内的 横截面急剧收缩,产生所谓颈缩现象。,由于局部的横截面急剧收缩,使试件继续 变形所需的拉力就越来越小,因此,应力应变曲线就开始下降,最后当曲线到达e点时,试件就断裂。,铸铁和玻璃钢的-曲线,从上述分析知低碳钢拉断时会有较大量的塑性变形。,从开始加载一直到拉断,试件的变形都很小,且几乎没有塑性变形,断口处的横截面面积也几乎没有变化。,这
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