材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性能-2

1、一一 試件和實驗條件試件和實驗條件常溫、靜常溫、靜載載第三節(jié)第三節(jié) 材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性能材料拉伸、壓縮時的力學(xué)性能國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)金屬拉伸試驗方法金屬拉伸試驗方法（GB228-2002）1低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能oabcef明顯的四個階段明顯的四個階段1 1、彈性階段、彈性階段obobP比例極限比例極限Ee彈性極限彈性極限tanE2 2、屈服階段、屈服階段bcbc（失去抵（失去抵抗變形的能力）抗變形的能力）s屈服極限屈服極限3 3、強化階段、強化階段cece（恢復(fù)抵抗（恢復(fù)抵抗變形的能力）變形的能力）強度極限強度極限b4 4、局部變形階段、局部變形階段efefPesb

2、彈性階段 在拉伸的初始階段，與的關(guān)系為直線，這表示在這一階段內(nèi)與成正比，即 這就是拉伸時的胡克定律定律。式中為與材料有關(guān)的比例常數(shù)，稱為彈性模量彈性模量。因為應(yīng)變沒有量綱，故的量綱與相同，常用單位是吉帕，記為，（）。由公式(23)并從曲線的直線部分可以得到 所以是直線的斜率。直線的最高點所對應(yīng)的應(yīng)力，用來表示，稱為比例極限。比例極限?？梢?，當(dāng)應(yīng)力低于比例極限時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，材料服從虎克定律。彈性階段 從點到點，與之間的關(guān)系不再是直線，但解除拉力后變形仍可完全消失，這種變形稱為彈性變形彈性變形。點所對應(yīng)的應(yīng)力是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值，稱為彈性極限彈性極限。在曲線上，、兩點非常接近，所以

3、工程上對彈性極限和比例極限并不嚴(yán)格加以區(qū)分。 在應(yīng)力大于彈性極限后，如再解除拉力，則試件變形的一部分隨之消失，這就是上面提到的彈性變形。但還遺留下部分不能消失的變形，這種變形稱為塑性變形塑性變形或殘余變形殘余變形。強化階段頸縮兩個塑性指標(biāo)兩個塑性指標(biāo): :%100001lll斷后伸長率斷后伸長率斷面收縮率斷面收縮率%100010AAA%5為塑性材料為塑性材料%5為脆性材料為脆性材料低碳鋼的低碳鋼的%3020%60為塑性材料為塑性材料0卸載定律及冷作硬化卸載定律及冷作硬化1 1、彈性范圍內(nèi)卸載、再加載、彈性范圍內(nèi)卸載、再加載oabcefPesb2 2、過彈性范圍卸載、再加載、過彈性范圍卸載、再加

4、載ddghf 即材料在卸載過程中即材料在卸載過程中應(yīng)力和應(yīng)變是線形關(guān)系，應(yīng)力和應(yīng)變是線形關(guān)系，這就是這就是卸載定律卸載定律。 材料的比例極限增高，材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為延伸率降低，稱之為冷作硬冷作硬化或加工硬化化或加工硬化。冷作硬化 如把試件拉到超過屈服極限的點然后逐漸卸除拉力，曲線將沿著斜直線回到點，斜直線近似平行于。這說明：在卸載過程中，應(yīng)力和應(yīng)變按直線規(guī)律變化。這就是卸載卸載定律定律。拉力完全卸除后，應(yīng)力應(yīng)變圖中，表示消失了的彈性變形，而表示不再消失的塑性變形。冷作硬化 卸載后，如在短期內(nèi)短期內(nèi)再次加載，則應(yīng)力和應(yīng)變大致上沿卸載時的斜直線變化，直到點后，又沿曲線變化。可見

5、再次加載時，直到點以前材料的變形是線性的，過點后才開始出現(xiàn)塑性變形。比較圖211中的和兩條曲線，可見在第二次加載時，其比例極限(亦即彈性階段)得到了提高，但塑性變形和延伸率卻有所下降。這種現(xiàn)象稱為冷冷作硬化作硬化。冷作硬化現(xiàn)象經(jīng)退火后可以消除。冷作硬化 工程上經(jīng)常利用冷作硬化來提高材料的彈性極限。如起重用的鋼索和建筑用的鋼筋，常用冷拔工藝以提高強度。但另一方面，零件初加工后，由于冷作硬化使材料變脆變硬，給下一步加工造成困難，且容易產(chǎn)生裂紋，往往需要在工序之間安排退火，以消除冷作硬化的影響。用這三種材料制成同尺寸拉桿，請回答如下問題：哪種強度最好？哪種強度最好？哪種剛度最好？哪種剛度最好？哪種塑

6、性最好？哪種塑性最好？請說明理論依據(jù)？請說明理論依據(jù)？三種材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖，123 由上節(jié)的試驗可知，對于脆性材料，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到其強度極限時，構(gòu)件會斷裂而破壞；對于塑性材料，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服極限時，將產(chǎn)生顯著的塑性變形，常會使構(gòu)件不能正常工作。工程中，把構(gòu)件斷裂或出現(xiàn)顯著的塑性變形統(tǒng)稱為破壞破壞。材料破壞時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力極限應(yīng)力 失效、安全因素和強度計算失效、安全因素和強度計算失效：由于材料的力學(xué)行為而使構(gòu)件喪失正常功能的現(xiàn)象。max= u拉= b拉max= u= s拉壓構(gòu)件材料的失效判據(jù)：max= u壓= b壓I. 材料的拉、壓許用應(yīng)力塑性材料： ,s2 . 0ssnn或脆性材料：許用

7、拉應(yīng)力 bbtn其中，ns因數(shù)對應(yīng)于屈服極限的安全其中，nb對應(yīng)于拉、壓強度的安全因數(shù)bbccn 許用壓應(yīng)力 II. 拉(壓)桿的強度條件其中：max拉(壓)桿的最大工作應(yīng)力；材料拉伸(壓縮)時的許用應(yīng)力。 maxmaxxAxFN. 強度計算的三種類型 (3) 許可荷載的確定:FN,max=A (2) 截面選擇：max,NFAmax,NmaxAF (1) 強度校核：例例2-7-1 已知一圓桿受拉力已知一圓桿受拉力P =25 k N ，許用應(yīng)力，許用應(yīng)力 =170MPa ，直徑，直徑 d =14mm，校核此桿強度。，校核此桿強度。解：解： 軸力：軸力：FN = P =25kNMPa162141431025423max.AFN應(yīng)力：應(yīng)力：強度校核：強度校核： 162MPamax結(jié)論：此桿滿足強度要求，能夠正常工作。結(jié)論：此桿滿足強度要求，能夠正常工作。例例2-7-6 D=350mm，p=1MPa。螺栓。螺栓 =40MPa，求，求螺栓