第一章

材料的拉伸性能1.1前言1、拉伸性能:

通過拉伸試驗(yàn)可測材料的彈性、強(qiáng)度、延性、應(yīng)變硬化和韌度等重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它是材料的基本力學(xué)性能。2、拉伸性能的作用、用途：a.在工程應(yīng)用中，拉伸性能是結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。b.提供預(yù)測材料的其它力學(xué)性能的參量，如抗疲勞、斷裂性能。（研究新材料，或合理使用現(xiàn)有材料和改善其力學(xué)性能時(shí)，都要測定材料的拉伸性能）3、本章內(nèi)容實(shí)驗(yàn)條件：光滑試件室溫大氣介質(zhì)單向單調(diào)拉伸載荷研究內(nèi)容：測定不同變形和硬化特性的材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和拉伸性能參數(shù)。了解不同材料的性質(zhì)2.拉伸實(shí)驗(yàn)中注意的問題a.拉伸加載速率較低,俗稱靜拉伸試驗(yàn)。嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其結(jié)果方為有效，由不同的實(shí)驗(yàn)室和工作人員測定的拉伸性能數(shù)據(jù)才可以互相比較。b.拉伸試驗(yàn)機(jī)帶有自動(dòng)記錄或繪圖裝置，記錄或繪制試件所受的載荷P和伸長量Δl之間的關(guān)系曲線;圖1-2低碳鋼的拉伸圖拉伸圖拉伸曲線拉伸圖----加載后標(biāo)距間的長度變化量l

載荷P關(guān)系曲線拉伸曲線----應(yīng)力應(yīng)變曲線工程應(yīng)力――載荷除以試件的原始截面積即得工程應(yīng)力，σ=P／A0工程應(yīng)變――伸長量除以原始標(biāo)距長度即得工程應(yīng)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(fā)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(chǎn)生塑性變形,只發(fā)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發(fā)生不可逆塑性變形。高塑性材料在拉伸斷裂前不僅產(chǎn)生均勻的伸長，而且發(fā)生頸縮現(xiàn)象，且塑性變形量大。低塑性材料在拉伸斷裂前只發(fā)生均勻伸長，不發(fā)生頸縮，且塑性變形量較小。

2、典型的拉伸曲線

s=0.2sbeeeeee屈服強(qiáng)度s：

對于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(xù)，屈服平臺所對應(yīng)的應(yīng)力即為屈服強(qiáng)度，記為ss=Ps/A0

對于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(xù)的，此時(shí)將屈服強(qiáng)度定義為產(chǎn)生0.2%殘余伸長時(shí)的應(yīng)力，記為σ0.2s=σ0.2=P0.2/A0

抗拉強(qiáng)度b：

定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應(yīng)力，以前稱為強(qiáng)度極限。取拉伸圖上的最大載荷，即對應(yīng)于b點(diǎn)的載荷除以試件的原始截面積，即得抗拉強(qiáng)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(yàn)前測定試件的標(biāo)距L0，拉伸斷裂后測得標(biāo)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(biāo)。在拉伸時(shí)，試件發(fā)生軸向伸長，也同時(shí)發(fā)生橫向收縮。將縱向應(yīng)變el

與橫(徑)向應(yīng)變er之負(fù)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(shù)。脆性材料在拉伸載荷下的力學(xué)性能可用兩個(gè)力學(xué)參數(shù)表征：即彈性模量和脆性斷裂強(qiáng)度。1．6塑性材料的拉伸力學(xué)行為

當(dāng)塑性材料所受的應(yīng)力低于彈性極限，其力學(xué)行為可近似地用虎克定律加以表述。當(dāng)材料所受的應(yīng)力高于彈性極限，虎克定律不再適用。此時(shí)，材料的變形既有彈性變形又有塑性變形，進(jìn)入彈塑性變形階段，其力學(xué)行為需要用彈-塑性變形階段的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或稱本構(gòu)方程加以表述。真應(yīng)力—真應(yīng)變的定義：設(shè)L0=100，L=110，則真應(yīng)力：真應(yīng)變：在彈-塑性變形階段，只有真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線才能描述材料的力學(xué)形為。絕大多數(shù)金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行，必須不斷增大應(yīng)力，所以在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為流變應(yīng)力不斷上升。這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化。Hollomon方程：金屬材料的真應(yīng)力-真應(yīng)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(yīng)變的塑性分量，n為應(yīng)變硬化指數(shù)，K為強(qiáng)度系數(shù)，即εp=1時(shí)的其應(yīng)力值。斷裂延性：拉伸斷裂時(shí)的真應(yīng)變稱為斷裂延性