河海大学-材料力学---材料力学性能及实验应力分析基础.pptx

第六章第六章材料力学性能及实验应力分析基础材料力学性能及实验应力分析基础构件的强度、刚度、稳定性，不仅与构件的形状、构件的强度、刚度、稳定性，不仅与构件的形状、尺寸及所受外力有关，而且与材料的尺寸及所受外力有关，而且与材料的力学性能力学性能有有关关。6-1 材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的力学性能一、实验方法和设备一、实验方法和设备(1)实验标准：实验标准：国家标准国家标准金属拉伸试验方法金属拉伸试验方法(GB 22887)；(2)实验条件：实验条件：常温（室温）、静载常温（室温）、静载(加载的速度要平稳缓慢加载的速度要平稳缓慢)；(3)实验试样：圆柱形长试祥实验试样：圆柱形长试祥l0=10d0或短试样或短试样l0=5d0；(4)实验设备：实验设备：对试件施加载荷的电子万能材料试验机；对试件施加载荷的电子万能材料试验机；测量试样变形的引伸仪。测量试样变形的引伸仪。(5)实验记录实验记录：拉伸图：横坐标拉伸图：横坐标D Dl，纵坐标纵坐标F；应力应力应变图应变图：横坐标横坐标e e，纵坐标纵坐标s s。拉伸图拉伸图应力应力应变图应变图(s se e 图图)应力应力应变图应变图(曲线曲线)stressstrain curve二、二、低碳钢拉伸低碳钢拉伸低碳钢低碳钢(low-carbon steel)：含碳量低于含碳量低于0.3%的碳素钢材的碳素钢材 (拉伸力学性能最具典型性拉伸力学性能最具典型性)二、二、低碳钢拉伸低碳钢拉伸Oe es seps sps se ss ss12bs sbgO3hk四个阶段四个阶段弹弹性性阶阶段段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩颈缩阶段阶段四个阶段四个阶段实验表象实验表象参考值参考值弹性阶段弹性阶段(1)只有弹性变形；只有弹性变形；(2)有线性阶段有线性阶段 s s=Ee e；(3)试样无明显表象。试样无明显表象。s sp，s se屈服阶段屈服阶段(1)同时存在塑性和弹性变形；同时存在塑性和弹性变形；(2)应力小幅波动，应变快速增加；应力小幅波动，应变快速增加；(3)试样表面出现与轴线成试样表面出现与轴线成45度角滑移线度角滑移线。s ss强化阶段强化阶段(1)同时存在塑性和弹性变形；同时存在塑性和弹性变形；(2)应力随应变非线性增长；应力随应变非线性增长；(3)试样被明显强化。试样被明显强化。s sb颈缩阶段颈缩阶段无无(1)同时存在塑性和弹性变形；同时存在塑性和弹性变形；(2)应力随应变非线性减少；应力随应变非线性减少；(3)变形多集中在横截面积迅速收缩的某一变形多集中在横截面积迅速收缩的某一小段范围内，直至试样最后断裂。小段范围内，直至试样最后断裂。四个指标四个指标两个强度指标：两个强度指标：(1)屈服极限屈服极限s ss(2)强化极限强化极限s sb两个两个塑性塑性指标：指标：(1)断后伸长率：断后伸长率：l1试样拉断后标距的长度；试样拉断后标距的长度；l0原标距长度。原标距长度。塑性材料与脆性材料的量化标准：塑性材料与脆性材料的量化标准：塑性材料塑性材料:5的材料的材料。脆性脆性材料材料:5的材料。的材料。（低碳钢、低合金钢和青铜等）（低碳钢、低合金钢和青铜等）（铸铁、混凝土、石料等）（铸铁、混凝土、石料等）(2)断面收缩率：断面收缩率：A0试样原横截面面积；试样原横截面面积；A1试样断裂处的横截面面积试样断裂处的横截面面积。一个概念一个概念(冷作硬化冷作硬化)Oe es seps sps se ss ss12bs sbgO3h弹弹性性阶阶段段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩颈缩阶段阶段kO1O2利：利：提高了材料在弹性阶段内的承载能力。提高了材料在弹性阶段内的承载能力。利之用：利之用：弊：弊：降低了材料的塑性。降低了材料的塑性。弊之屏：弊之屏：进行退火处理进行退火处理 。冷作硬化冷作硬化:用冷加工的方法来提高材料的强度。用冷加工的方法来提高材料的强度。二、二、低碳钢拉伸低碳钢拉伸Oe es seps sps se ss ss12bs sbgO3hk四个阶段四个阶段弹弹性性阶阶段段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩颈缩阶段阶段四个指标四个指标一个概念一个概念O1O2三、其它塑性材料拉伸三、其它塑性材料拉伸青铜拉伸应力青铜拉伸应力应变图应变图(无明显屈服阶段无明显屈服阶段)Oe es saps sps sebs sbgs0.2%s sp 0.2四、铸铁拉伸四、铸铁拉伸(cast iron)(非线性形式非线性形式)Oe es ss sb五、其它脆性材料拉伸五、其它脆性材料拉伸玻璃钢拉伸应力玻璃钢拉伸应力应变图应变图(线性形式线性形式)Oe es ss sb实验表象实验表象参考值参考值(1)以弹性变形为主，且很小；以弹性变形为主，且很小；(2)有线性和非线性两种。有线性和非线性两种。非线性可由线性近似代替；非线性可由线性近似代替；(3)断裂时，断口处的横截面积几乎没有变化。断裂时，断口处的横截面积几乎没有变化。s sb