材料力學拉伸與壓縮課件匯報人：小無名24目錄拉伸與壓縮基本概念材料拉伸性能及測試方法材料壓縮性能及測試方法拉伸與壓縮過程中微觀組織演變拉伸與壓縮斷裂機制及斷裂韌性評估工程應用案例分析01拉伸與壓縮基本概念當外力作用于物體并使其長度增加時，稱為拉伸。拉伸當外力作用于物體并使其長度減小時，稱為壓縮。壓縮拉伸與壓縮定義單位面積上的內力，表示物體內部的受力狀態(tài)。應力物體在外力作用下產生的變形程度，表示物體的形狀變化。應變在彈性范圍內，應力與應變成正比；超過彈性范圍后，應力與應變關系變?yōu)榉蔷€性。應力與應變關系應力與應變關系彈性變形當外力去除后，物體能夠完全恢復原來的形狀和尺寸，這種變形稱為彈性變形。塑性變形當外力去除后，物體不能完全恢復原來的形狀和尺寸，留下永久性的變形，這種變形稱為塑性變形。彈性極限和屈服點彈性極限是物體開始產生塑性變形的應力值；屈服點是物體開始產生明顯塑性變形的應力值。彈性變形與塑性變形02材料拉伸性能及測試方法靜載拉伸試驗、動載拉伸試驗、高溫拉伸試驗等。根據國家標準或行業(yè)標準，選擇合適的試樣形狀和尺寸，并進行加工和熱處理等預處理。拉伸試驗方法及試樣制備試樣制備拉伸試驗方法拉伸曲線應力-應變曲線，反映材料在拉伸過程中的力學行為。力學性能指標彈性模量、屈服強度、抗拉強度、延伸率等，用于評價材料的拉伸性能。拉伸曲線及力學性能指標ABCD影響拉伸性能因素化學成分材料的化學成分對其拉伸性能有顯著影響，如合金元素含量、雜質元素含量等。熱處理工藝不同的熱處理工藝可以改變材料的組織結構和力學性能，從而影響其拉伸性能。組織結構材料的組織結構如晶粒大小、相組成等也會影響其拉伸性能。加載速率和溫度加載速率和溫度對材料的拉伸性能也有影響，如在高溫下材料的強度和硬度會降低。03材料壓縮性能及測試方法壓縮試驗方法介紹常見的壓縮試驗方法，如單向壓縮、雙向壓縮等，以及試驗過程中的加載方式、加載速率等參數。試樣制備詳細闡述試樣制備的過程，包括試樣的選取、加工、尺寸測量等步驟，以確保試樣的代表性和準確性。壓縮試驗方法及試樣制備壓縮曲線及力學性能指標壓縮曲線描述材料在壓縮過程中的應力-應變關系，分析曲線的形狀、斜率等特征，以及不同材料間的差異。力學性能指標介紹通過壓縮試驗獲得的力學性能指標，如抗壓強度、壓縮模量、泊松比等，以及這些指標在工程應用中的意義。材料成分與組織分析材料成分和組織結構對壓縮性能的影響，如合金元素、晶粒大小、相組成等。溫度探討溫度對材料壓縮性能的影響，包括高溫下的蠕變行為、低溫下的脆性轉變等。應變速率研究應變速率對材料壓縮性能的影響，如高速沖擊下的動態(tài)壓縮行為。環(huán)境因素考慮環(huán)境因素如腐蝕介質、輻射等對材料壓縮性能的影響。影響壓縮性能因素04拉伸與壓縮過程中微觀組織演變晶體結構保持完整，原子間距離發(fā)生微小變化，無永久變形。彈性變形階段晶體結構開始發(fā)生變化，位錯開始移動，出現(xiàn)滑移線。屈服階段晶體結構進一步變化，位錯密度增加，形成位錯纏結和位錯胞狀結構。強化階段晶體結構嚴重畸變，出現(xiàn)大量空位和微裂紋，最終導致材料斷裂。頸縮與斷裂階段晶體結構變化03位錯增殖在位錯運動過程中，通過位錯的交割和反應產生新的位錯，增加位錯密度。01位錯滑移在外力作用下，位錯沿滑移面進行移動，導致晶體產生塑性變形。02位錯交割不同滑移面上的位錯相遇并相互交割，形成固定的位錯結點，阻礙位錯進一步運動。位錯運動與增殖在拉伸過程中，材料可能經歷從一種晶體結構到另一種晶體結構的相變，如從奧氏體到馬氏體的轉變。這種相變通常伴隨著體積變化和力學性能的改變。拉伸過程中的相變在壓縮過程中，材料也可能發(fā)生相變。例如，某些金屬在高壓下會發(fā)生從一種晶體結構到另一種晶體結構的轉變。這種相變對材料的力學性能和穩(wěn)定性有重要影響。壓縮過程中的相變相變過程05拉伸與壓縮斷裂機制及斷裂韌性評估脆性斷裂無明顯塑性變形，斷裂面平直且與應力方向垂直，斷口呈結晶狀。疲勞斷裂在交變應力作用下發(fā)生的斷裂，斷口呈平滑的弧線狀。韌性斷裂有明顯塑性變形，斷口呈纖維狀，顏色發(fā)暗。斷裂類型及特征斷裂機制分析位錯塞積、空穴形核、長大和聚合等導致材料內部微裂紋的形成和擴展。微觀機制最大拉應力理論、最大伸長線應變理論、最大切應力理論等解釋了不同受力狀態(tài)下材料的斷裂行為。宏觀機制應力強度因子法通過測量裂紋尖端附近的應力場強度來評估材料的斷裂韌性。J積分法通過計算裂紋擴展單位面積所釋放的能量來評估材料的斷裂韌性。CTOD法通過測量裂紋尖端張開位移來評估材料的斷裂韌性。斷裂韌性評估方法06工程應用案例分析橋梁工程01在橋梁的設計和建造過程中，金屬材料的拉伸和壓縮性能至關重要。例如，鋼橋的主梁和支撐結構需要承受拉伸和壓縮應力，以確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。航空航天工程02在航空航天領域，金屬材料的輕質和高強度是關鍵因素。拉伸和壓縮測試可用于評估鋁合金、鈦合金等金屬材料的性能，以確保飛機和航天器的結構強度。汽車工程03汽車車身和零部件需要承受各種拉伸和壓縮載荷。通過分析和測試金屬材料的拉伸與壓縮性能，可以優(yōu)化汽車結構的設計，提高安全性和耐久性。金屬材料拉伸與壓縮性能應用塑料工程塑料材料在拉伸和壓縮過程中表現(xiàn)出不同的力學行為。了解這些性能有助于在塑料制品的設計和生產中實現(xiàn)所需的形狀、強度和耐久性。橡膠工程橡膠材料具有良好的彈性和恢復性，在拉伸和壓縮過程中能夠吸收能量并恢復原狀。這些特性使得橡膠在工程應用中具有廣泛的用途，如密封件、減震器等。陶瓷工程陶瓷材料具有高硬度、高抗壓強度和低拉伸韌性等特點。通過分析和測試陶瓷的拉伸與壓縮性能，可以為其在工程應用中的合理使用提供依據。非金屬材料拉伸與壓縮性能應用纖維增強復合材料纖維增強復合材料（如碳纖維、玻璃纖維增強塑料）具有優(yōu)異的拉伸和壓縮性能。它們在航空航天、汽車、體育器材等領域得到廣泛應用，以減輕重量并提高結構強度。層壓復合材料層壓復合材料由多層不同材料疊加而成，通過優(yōu)化各層的材料和結構，可以實現(xiàn)優(yōu)異的拉伸和壓縮性能。這類材料在