第1章金屬拉伸曲線

1、1金屬力學(xué)性能 第1章 金屬拉伸性能2本章內(nèi)容金屬力學(xué)性能基本概念單向拉伸試驗特點拉伸曲線拉伸力學(xué)性能指標(biāo)幾個基本概念3力學(xué)性能強(qiáng)度成形性剛度韌性耐久性拉伸屈服壓縮彎曲剪切蠕變延伸率斷面收縮率彎曲曲率模量彎曲模量沖擊強(qiáng)度缺口敏感性磨損阻力疲勞強(qiáng)度金屬力學(xué)性能基本概念4金屬力學(xué)性能基本概念：應(yīng)力及應(yīng)力類型力 變形方式 應(yīng)力類型單向應(yīng)力剪切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)力矩彎曲力矩拉伸伸長 壓縮壓縮剪切剪切扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)彎曲彎曲工程構(gòu)件可能受到的應(yīng)力類型有：拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲 等5單向拉伸試驗特點應(yīng)力狀態(tài)：單向拉應(yīng)力，應(yīng)力狀態(tài)簡單，最常用的力學(xué)性能試驗方法拉伸試驗反映的信息：彈性變形、塑性變形和斷裂（三種基本力學(xué)行

2、為），能綜合評定力學(xué)性能。通過拉伸試驗可測材料的彈性、強(qiáng)度、延伸率、加工硬化和韌性等重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它是材料的基本力學(xué)性能。a.在工程應(yīng)用中，拉伸性能是結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度設(shè)計的主要依據(jù)之一。b.提供預(yù)測材料的其它力學(xué)性能的參量，如抗疲勞、斷裂性能。c.研究新材料，或合理使用現(xiàn)有材料和改善其力學(xué)性能時，都要測定材料的拉伸性能。注意：拉伸試驗的應(yīng)力狀態(tài)、加載速率、溫度、試樣等都有嚴(yán)格規(guī)定（方法：GB/T228-2002；試樣：GB/T6397-1986）。6單向拉伸試驗特點可移動橫梁試樣載荷與位移讀數(shù)載荷和運動控制 試驗條件和樣品要符合標(biāo)準(zhǔn) 工程應(yīng)力：engstress = P/A0A0 原始截面積真

3、應(yīng)力：truestress = P/AA = 實時截面積7單向拉伸試驗特點：應(yīng)力ABFAs = F/A(單位: N/m2 or Pascal (Pa)8單向拉伸試驗特點：應(yīng)變 應(yīng)變用來描述塑性變形和彈性變形程度單位長度上的變化量： e = DL / L0無單位 (m/m, mm/mm)9單向拉伸試驗特點：應(yīng)力與應(yīng)變舉例 圖中絲的截面積為1 mm2, 長度為 100 mm . 在絲的下方懸掛10 Kg物體，絲的長度變成了 100.5 mm. 計算：絲中的應(yīng)力；絲的應(yīng)變量10Kg10 應(yīng)力：9.810/1 （N/ mm2)98106 Pa98MPa 應(yīng)變：(100.5-100)/100=0.005

4、0.5%11拉伸曲線12典型的拉伸曲線sss= s0.2sssssbeeeeee13彈性變形階段14屈服點15屈服發(fā)生后的卸載16均勻塑性變形階段17頸縮階段18拉伸曲線：彈性變形 原子間的距離發(fā)生伸長和縮短，但原子間的結(jié)合鍵并沒有發(fā)生破壞 卸載后變形迅速恢復(fù)19拉伸曲線：塑性變形 相鄰原子改變，改變后又會迅速產(chǎn)生新的平衡 卸載后產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形20塑性變形一定導(dǎo)致斷裂嗎？一些材料可以承受一定的塑性變形而不破壞wire彈性應(yīng)變量？ 真實延伸率LodLdeLLoLoLLdLlneFPs46頸縮條件oabcabcStrainStress載荷，P=sF，面積S真應(yīng)力dP=sdF+Fds總是，s

5、dF0頸縮前dP0頸縮時 dP=0頸縮后 dP0加工硬化率真實應(yīng)力47形變強(qiáng)化指數(shù)力即加工硬化率真實應(yīng)所以：時）頸縮條件：bbbbbbsdsdFdFsdsdsFdFsssdPeed0(0oabcabcStrainStresssb頸縮前？頸縮后？加工硬化率與超塑性變形的關(guān)系？48形變強(qiáng)化指數(shù)勻真應(yīng)變形變強(qiáng)化指數(shù)最大均所以所以同時：在頸縮點：為形變強(qiáng)化指數(shù)為強(qiáng)化系數(shù)；公式）（bnbnnbnnnsnknkkdsdsnknkks,d,ks ;sdddsddsnkHolloman1bnbb1b1eeeeeeeeeeeoabcabcStrainStress加工硬化率真應(yīng)力n=bsb, b49思考 那種材料

6、彈性模量最大？（A） 哪種材料脆性最大？（C） 那種材料塑性最好？（A） 那種材料韌性最好？ （A） 比較強(qiáng)度： 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 斷裂強(qiáng)度 應(yīng)變應(yīng)力50思考題1）有頸縮材料的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線分為幾個變形階段？2）敘述金屬拉伸力學(xué)性能指標(biāo)的物理意義和測量方法。3）彈簧的彈性系數(shù)和彈簧所用材料的彈性模量有什么區(qū)別？ 4）比例極限和彈性極限概念上有什么區(qū)別？5）材料的彈性模量 構(gòu)件的剛度51作業(yè)1）美國哥倫比亞號航天飛機(jī)解體，從材料上看原因是什么？你是如何分析的？2）什么是形狀記憶合金的偽彈性？產(chǎn)生原因？應(yīng)用？3）查找下面材料的力學(xué)性能指標(biāo)：45鋼，2024Al合金，純鋁，純鎂4）超聲法測量材料彈性模量的原理5）工程零件實際服役應(yīng)力以屈服強(qiáng)度設(shè)計，還是抗拉強(qiáng)度設(shè)計？為什么？6）推導(dǎo)：形變強(qiáng)化指數(shù)等于最大均勻真應(yīng)變7）查閱拉伸試驗國家標(biāo)準(zhǔn)，說明拉伸試驗國家標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容8）推導(dǎo)極限延伸率計算公式。說明5倍拉伸試樣和10倍拉伸試樣測量得到的極限延伸率差別的原因？9）