材料拉壓時的力學性能

1討論：如何精確的判斷一碗水能不能裝進瓶子里？引導實例能裝進去么？一碗水一個瓶子測量體積L/ml引導實例對象判斷參數(shù)參數(shù)特征判斷方法結論水是否可以裝入瓶中？體積（L）與瓶子形狀、材質等無關水的體積小于瓶子體積可以裝入瓶中連桿是否可以正常工作？應力（MPa）與目標件尺寸、截面等無關需要的應力小于材料的承載能力可以正常工作承載能力：材料不失效時能承受的最大的應力。材料力學性能：材料在載荷作用下變形、破壞等的特性。材料力學性能材料承載能力一、力學性能試驗簡介萬能試驗機標準試樣標距l(xiāng)有兩種長度：l=10dl=5dl實驗方式：常溫，靜載FF一、力學性能試驗簡介PΔl拉伸圖(P-Δl曲線)低碳鋼直接結果(示例)應力-應變圖(-曲線)低碳鋼處理后數(shù)據(jù)

εσ二、低碳鋼拉伸力學性能分析σε低碳鋼應力—應變曲線人為劃分為四個階段：（1）彈性階段（2）屈服階段（3）強化階段（4）局部變形階段二、低碳鋼拉伸力學性能分析（1）彈性階段(o-b)σεObcde直線段o-b稱為線彈性區(qū)，這一段內(nèi)應力與應變之比為常數(shù)，稱為材料的彈性模量（楊氏模量），用記號

E表示。E二、低碳鋼拉伸力學性能分析（1）彈性階段(o-b)1807年首先給出彈性模量的定義?！凹倭罟偃?，引之中三尺，弛其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺。東漢經(jīng)學家鄭玄(127—200)注二、低碳鋼拉伸力學性能分析按錄像和動畫設置依次顯示（1）彈性階段(o-b)σεObcdeEab(o-a)為直線線性段，符合胡克定律；(a-b)為曲線線性段，不符合胡克定律；(o-a)和(a-b)內(nèi)均為彈性變形；a點稱為比例極限σp

b點稱為彈性極限σe工程上并不嚴格區(qū)分σp和σeσeσp二、低碳鋼拉伸力學性能分析（2）屈服階段σεObcdeEσeσpσsσs此階段中應力基本上不變，但應變卻迅速增長，說明材料暫時失去抵抗變形的能力，好像在流動，這種現(xiàn)象稱為材料的屈服。工程上通常把下屈服極限作為屈服極限，用

s表示。二、低碳鋼拉伸力學性能分析（2）屈服階段σεObcdeEσeσpσsσs屈服是從彈性極限開始的、由于分子滑移而引起的類似流體的行為，也稱為塑性流動。表面磨光的低碳鋼試樣屈服后表面將出現(xiàn)與軸線大致成45

的條紋，稱為滑移線。二、低碳鋼拉伸力學性能分析（3）強化階段σεObcdeEσeσpσsσb使材料完全喪失承載能力的最大應力值d點所對應的應力值稱為強度極限，用σb表示。它是衡量材料強度的另一重要指標。發(fā)生屈服后，由于塑性變形使材料的內(nèi)部微觀結構發(fā)生重大變化，從而使材料重新具有了抵抗變形的能力。這種現(xiàn)象稱為材料的強化。二、低碳鋼拉伸力學性能分析（4）局部變形階段σεObcdeEσeσpσsσb當應力增加到應力—應變曲線最高點時，試樣的某一處開始發(fā)生局部變形，橫截面尺寸愈來愈小，形成所謂縮頸現(xiàn)象。二、低碳鋼拉伸力學性能分析（4）局部變形階段σεObcdeEσeσpσsσb縮頸部分的局部變形導致試樣總伸長迅速加大；同時由于縮頸部分橫截面面積的快速減小，試樣承受的拉力明顯下降，到e點試樣被拉斷。低碳鋼試樣拉斷后的斷口呈杯錐狀三、鑄鐵拉伸力學性能分析鑄鐵應力—應變曲線σεO灰口鑄鐵拉伸時的應力—應變關系是一段微彎曲線，沒有明顯的直線部分。工程上取

-曲線的初始部分的割線來代替原來的曲線，即近似地認為服從胡克定律。割線σb鑄鐵材料不宜作為抗拉構件。四、低碳鋼壓縮力學性能分析金屬的壓縮試樣一般制成很短的圓柱。圓柱高度約為直徑的1.5-3倍?；炷?、石料等則制成立方形的試塊。四、低碳鋼壓縮力學性能分析壓縮時低碳鋼的E和

s都與拉伸時大致相同。屈服階段以后，試樣越壓越扁，變成鼓狀，橫截面不斷增大，試樣抗壓能力也繼續(xù)增高，所以得不到壓縮時的強度極限。五、鑄鐵壓縮力學性能分析試樣在較小的變形下突然破壞。破壞斷面的法線與軸線大致成45

～55

的傾角，表明試樣的上、下兩部分沿上述斜面因相對錯動而破壞。五、鑄鐵壓縮力學性能分析σεO壓縮拉伸鑄鐵抗壓強度極限比抗拉強度極限高達4～5倍。其他脆性材料如混凝土、石料、玻璃等，抗壓強度也遠比抗拉強度高