中職教材直桿的軸向拉伸與壓縮PPT

2.1直桿的軸向拉伸和壓縮力學(xué)性能(機械性能):指材料在外力作用下，在變形和強度方面所表現(xiàn)出來的特性。實驗條件：常溫(20℃)，靜載（均勻緩慢地加載）。拉伸試件：對圓形截面的試樣規(guī)定:或?qū)τ跈M截面積為A的矩形截面試樣，則規(guī)定:dh壓縮試件：國家標準《金屬拉伸試驗方法》（如GB228—87）標準試件：實驗設(shè)備：萬能材料試驗機。塑性材料：斷裂前產(chǎn)生較大塑性變形的材料,如低碳鋼等。脆性材料：斷裂前塑性變形很小的材料，如鑄鐵、石料。低碳鋼：指含碳量0.3%以下的碳素鋼。低碳鋼Q235的拉伸圖（F—△l

曲線

)

一.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼Q235的拉伸時的應(yīng)力–應(yīng)變曲線圖（-曲線

）低碳鋼Q235的拉伸時的應(yīng)力–應(yīng)變曲線圖（-曲線

）低碳鋼的應(yīng)力–應(yīng)變曲線可分成四個階段：彈性階段：

oa段(一條直線)稱為比例階段或線彈性階段。在此階段內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系，材料服從胡克定律，即=E

適用，a點所對應(yīng)的應(yīng)力值稱為材料的比例極限，并以“P

”表示。

ab段（圖線微彎）稱為非線彈性階段，只要應(yīng)力不超過b點，材料的變形仍是彈性變形，所以b點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限，以“e

”表示。

低碳鋼的P=200MPa

P和e非常接近，在工程上常不予區(qū)分，并多用P代替e

屈服階段：

bc段近似水平，應(yīng)力幾乎不再增加，而變形卻增加很快，表明材料暫時失去了抵抗變形的能力。這種現(xiàn)象稱為屈服現(xiàn)象或流動現(xiàn)象。bc段最低點對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限或屈服點，以“s

”表示。Q235的屈服點ss=235MPa。材料屈服時，所產(chǎn)生的變形的塑性變形。

在屈服階段，如果試樣表面光滑，試樣表面將出現(xiàn)與軸線約成45°的斜線，稱為滑移線。這是因為在45°斜面上存在最大切應(yīng)力，材料內(nèi)部晶粒沿該截面相互滑移造成的。

工程上一般不允許構(gòu)件發(fā)生塑性變形，并把塑性變形作為塑性材料失效的標志，所以屈服極限ss是衡量材料強度的重要指標。。強化階段：過了屈服階段，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使試件繼續(xù)變形必須再增加載荷，這種現(xiàn)象稱為材料的強化，故-

曲線圖中的

ce段稱為強化階段，最高點e點所對應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的拉伸強度極限或抗拉強度，以“b”表示。它是材料所能承受的最大應(yīng)力，所以b是衡量材料強度的另一個重要指標。Q235的強度極限。頸縮階段（局部變形階段）：載荷達到最高值后，可以看到在試件的某一局部范圍內(nèi)的橫截面迅速收縮變細，形成頸縮現(xiàn)象。應(yīng)力應(yīng)變曲線圖中的ef段稱為頸縮階段。由于縮頸處橫截面顯著減小，使得試件繼續(xù)變形的拉力反而減小，直至f點試件被拉斷。

試件拉斷后，彈性變形消失，只剩下殘余變形，殘余變形標志著材料的塑性。工程中常用延伸率和斷面收縮率作為材料的兩個塑性指標。分別為材料的兩個塑性指標

一般把>5%的材料稱為塑性材料，把

<5%的材料稱為脆性材料。低碳鋼的延伸率

=20％～30%，是典型的塑性材料。鑄鐵的

<1%，屬于脆性材料

斷面收縮率也是衡量材料塑性的重要指標，低碳鋼的截面收縮率約為60%左右。冷作硬化：在常溫下將鋼材拉伸超過屈服階段，卸載后短期內(nèi)又繼續(xù)加載，材料的比例極限提高而塑性變形降低的現(xiàn)象。二.鑄鐵拉伸實驗

鑄鐵是典型的脆性材料，其拉伸-曲線如圖所示，圖中無明顯的直線部分，但應(yīng)力較小時接近于直線，可近似認為服從胡克定律。工程上有時以曲線的某一割線斜率作為彈性模量。鑄鐵拉伸時無屈服現(xiàn)象和頸縮現(xiàn)象，斷裂是突然發(fā)生的。拉伸強度極限（抗拉強度）b是衡量鑄鐵強度的唯一指標。1.低碳鋼的壓縮實驗三、材料在壓縮時的力學(xué)性質(zhì)低碳鋼壓縮時的彈性模量E、屈服極限s都與拉伸時大致相同。屈服階段后，試件越壓越扁，橫截面面積不斷增大，試件不可能被壓斷，因此得不到壓縮時的強度極限。其它脆性材料壓縮時的力學(xué)性質(zhì)大致同鑄鐵，工程上一般作為抗壓材料。破壞面大約為45°的斜面。2.鑄鐵的壓縮實驗應(yīng)力集中系數(shù)Ｋ值取決于截面的幾何形狀與尺寸，截面尺寸改變越急劇，應(yīng)力集中的程度就越嚴重。因此，在桿件上應(yīng)盡量避免帶尖角、槽或小孔，在階梯軸肩處，過渡圓弧的半徑以盡可能大些為好。塑性材料對應(yīng)力集中不敏感，實際工程計算中可按應(yīng)力均勻分布計算。脆性材料因無屈服階段，當(dāng)應(yīng)力集