材料的拉伸性能ppt課件

1、進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室第一章材料的拉伸性能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室1.1 前言1、拉伸性能: 通過拉伸試驗(yàn)可測材料的彈性、強(qiáng)度、延性、應(yīng)變硬化和韌度等重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它是材料的基本力學(xué)性能。2、拉伸性能的作用、用處：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。 （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）進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室3、本章內(nèi)容實(shí)驗(yàn)條件： 光滑試件室溫大氣介質(zhì) 單向單調(diào)拉伸載荷研究內(nèi)容： 測定不同變形和硬化特性的材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和拉伸性能參數(shù)。了解不同材料的性質(zhì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室1.2 1.2 拉伸試驗(yàn)

2、拉伸試驗(yàn)1. 拉伸 試件的形狀和尺寸常用的拉伸試件:為了比較不同尺寸試樣所測得的延性,要求試樣的幾何相似，l0A01/2要為一常數(shù)其中A0為試件的初始橫截面積。光滑圓柱試件:試件的標(biāo)距長度l0比直徑d0要大得多；通常，l0=5d0或l0=10d0板狀試件:試件的標(biāo)距長度l0應(yīng)滿足下列關(guān)系式：l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ； 具體標(biāo)準(zhǔn)：GB 639786進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室2.拉伸實(shí)驗(yàn)中注意的問題a. 拉伸加載速率較低,俗稱靜拉伸試驗(yàn)。嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其結(jié)果方為有效，由不同的實(shí)驗(yàn)室和工作人員測定的拉伸性能數(shù)據(jù)才可以互相比較。b. 拉伸試驗(yàn)機(jī)帶有自動記錄或繪

3、圖裝置，記錄或繪制試件所受的載荷P和伸長量l之間的關(guān)系曲線;sMPadtd/101/進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室圖圖1-2 1-2 低碳鋼的拉伸圖低碳鋼的拉伸圖0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.0PbPm bPsPpPeLoad / KN Distance/ mm進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室圖圖1-2 1-2 低碳鋼的工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線低碳鋼的工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.0true strain-stress linePbPmStress / MPaStrain 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室拉伸圖拉伸圖 拉伸曲線拉伸曲線拉伸圖-加載后標(biāo)距間的長度變化量l

4、載荷P關(guān)系曲線拉伸曲線-應(yīng)力應(yīng)變曲線工程應(yīng)力載荷除以試件的原始截面積即得工程應(yīng)力，=PA0工程應(yīng)變伸長量除以原始標(biāo)距長度即得工程應(yīng)變，=ll0進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室13 典型的拉伸曲線 1、材料分類： 按材料在拉伸斷裂前是否發(fā)生塑性變形，將材料分為脆性材料和塑性材料兩大類。脆性材料在拉伸斷裂前不產(chǎn)生塑性變形, 只發(fā)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發(fā)生不可逆塑性變形。 高塑性材料在拉伸斷裂前不僅產(chǎn)生均勻的伸長，而且發(fā)生頸縮現(xiàn)象，且塑性變形量大。低塑性材料在拉伸斷裂前只發(fā)生均勻伸長，不發(fā)生頸縮，且塑性變形量較小。 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室2、典型的拉伸曲線 s= 0.2sbeeeeee進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室14 拉伸性能

5、 彈性模量E: 單純彈性變形過程中應(yīng)力與應(yīng)變的比值。eE/eE進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室屈服強(qiáng)度s： 對于拉伸曲線上有明顯的屈服平臺的材料，塑性變形硬化不連續(xù)，屈服平臺所對應(yīng)的應(yīng)力即為屈服強(qiáng)度，記為ss = Ps / A0進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b： 定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應(yīng)定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應(yīng)力，以前稱為強(qiáng)度極限。取拉伸圖上的最大載力，以前稱為強(qiáng)度極限。取拉伸圖上的最大載荷，即對應(yīng)于荷，即對應(yīng)于b點(diǎn)的載荷除以試件的原始截面積，點(diǎn)的載荷除以試件的原始截面積，即得抗拉強(qiáng)度之值，記為即得抗拉強(qiáng)度之值，記為bb = PmaxA0 延伸率： 材料的塑性常用延伸率表示。測定方法如

6、下：拉伸試驗(yàn)前測定試件的標(biāo)距L0，拉伸斷裂后測得標(biāo)距為Lk，然而按下式算出延伸率%10000LLLK進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室斷面收縮率： 斷面收縮率是評定材料塑性的主要指標(biāo)。%10000AAAK進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室15 脆性材料的拉伸力學(xué)行為 脆性材料在拉伸載荷下的力學(xué)行為可用虎克定律來描述。在彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即 =Ee 無機(jī)玻璃、陶瓷以及一些處于低溫下的脆性金屬材料，在拉伸斷裂前只發(fā)生彈性變形，而不發(fā)生塑性變形，其拉伸曲線如圖1-3(a)所示。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室 在拉伸時，試件發(fā)生軸向伸長，也同時發(fā)生橫向收縮。將縱向應(yīng)變el 與橫(徑)向應(yīng)變er之負(fù)比值表示為，即=-er/el，稱為波桑比(Po

7、issons ratio), 它也是材料的彈性常數(shù)。 脆性材料在拉伸載荷下的力學(xué)性能可用兩個力學(xué)參數(shù)表征：即彈性模量和脆性斷裂強(qiáng)度。 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室16 塑性材料的拉伸力學(xué)行為 當(dāng)塑性材料所受的應(yīng)力低于彈性極限，其力學(xué)行為可近似地用虎克定律加以表述。當(dāng)材料所受的應(yīng)力高于彈性極限，虎克定律不再適用。此時，材料的變形既有彈性變形又有塑性變形，進(jìn)入彈塑性變形階段，其力學(xué)行為需要用彈-塑性變形階段的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或稱本構(gòu)方程加以表述。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室真應(yīng)力真應(yīng)變的定義：1AAAPAPSoo設(shè)L0=100，L=110，那么%10%100100100110e真應(yīng)力：真應(yīng)變：進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室)11ln()1ln(

8、ln0eLLLdLoL若設(shè)L0=100，L0101，L0102， L10=110，則e1=1%, e2=0.99%, e3=0.98%, e10=0.917%e1+ e2+ e3 e10 10%進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室在彈-塑性變形階段，只有真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線才能描述材料的力學(xué)形為。絕大多數(shù)金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行，必須不斷增大應(yīng)力，所以在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為流變應(yīng)力不斷上升。這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化。 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室Hollomon方程： 金屬材料的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線可用不同的方程表示，但常用的是下列方程S = Kpn 上式也稱為Hollomon方程。式中p為真應(yīng)變的塑性分量，n為應(yīng)變硬化指數(shù)，K為強(qiáng)度系數(shù)，即p=1時的其應(yīng)力值。 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室斷裂強(qiáng)度： 拉伸斷裂時的真應(yīng)力稱為斷裂強(qiáng)度，記為f 。試驗(yàn)時測出斷裂點(diǎn)的截荷Pf，試件的最小截面積Af，則斷裂時的平均真應(yīng)力，即平均斷裂強(qiáng)度值，f表示如下f = Pf / Af 通常在拉伸試驗(yàn)中，不測定斷裂強(qiáng)度。在這種情