材料的拉伸性能第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1前言1、拉伸性能:

通過拉伸試驗(yàn)可測(cè)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(cè)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(cè)定材料的拉伸性能）第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月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?jī)?nèi)容：測(cè)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)第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2拉伸試驗(yàn)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(cè)得的延性,要求試樣的幾何相似，l0／A01/2要為一常數(shù)．其中A0為試件的初始橫截面積。光滑圓柱試件:試件的標(biāo)距長(zhǎng)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(biāo)距長(zhǎng)度l0應(yīng)滿足下列關(guān)系式：l0=5.65A01/2或11.3A01/2

；

具體標(biāo)準(zhǔn)：GB6397－86第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月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(guó)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(cè)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(zhǎng)量Δl之間的關(guān)系曲線;第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2低碳鋼的拉伸圖第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2低碳鋼的工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月拉伸圖拉伸曲線拉伸圖----加載后標(biāo)距間的長(zhǎng)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(zhǎng)量除以原始標(biāo)距長(zhǎng)度即得工程應(yīng)變?chǔ)?，?Δl／l0第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1．3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(huì)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(zhǎng)，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(zhǎng)，不發(fā)生頸縮，且塑性變形量較小。

第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2、典型的拉伸曲線

s=0.2

s

beeeeee第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1．4拉伸性能彈性模量E:

單純彈性變形過程中應(yīng)力與應(yīng)變的比值。第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服強(qiáng)度

s：

對(duì)于拉伸曲線上有明顯的屈服平臺(tái)的材料，塑性變形硬化不連續(xù)，屈服平臺(tái)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為屈服強(qiáng)度，記為

s

s=Ps/A0

對(duì)于拉伸曲線上沒有屈服平臺(tái)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(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，記為σ0.2

s=σ0.2=P0.2/A0第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(duì)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(cè)定方法如下：拉伸試驗(yàn)前測(cè)定試件的標(biāo)距L0，拉伸斷裂后測(cè)得標(biāo)距為L(zhǎng)k，然而按下式算出延伸率第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月斷面收縮率ψ：斷面收縮率ψ是評(píng)定材料塑性的主要指標(biāo)。第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1．5脆性材料的拉伸力學(xué)行為

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

=E·e

無機(jī)玻璃、陶瓷以及一些處于低溫下的脆性金屬材料，在拉伸斷裂前只發(fā)生彈性變形，而不發(fā)生塑性變形，其拉伸曲線如圖1-3(a)所示。第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

在拉伸時(shí)，試件發(fā)生軸向伸長(zhǎng)，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。第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月真應(yīng)力—真應(yīng)變的定義：設(shè)L0=100，L=110，則真應(yīng)力：真應(yīng)變：第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月若設(shè)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%第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月在彈-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。第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月斷裂強(qiáng)度：

拉伸斷裂時(shí)的真應(yīng)力稱為斷裂強(qiáng)度，記為σf

。試驗(yàn)時(shí)測(cè)出斷裂點(diǎn)的截荷Pf，試件的最小截面積Af，則斷裂時(shí)的平均真應(yīng)力，即平均斷裂強(qiáng)度值，σf表示如下σf=Pf/Af

通常在拉伸試驗(yàn)中，不測(cè)定斷裂強(qiáng)度。在這種情況下，可以根據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式估算斷裂強(qiáng)度σf=σb（1+Ψk）第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023