材料力學(xué)第2章(2)-材料的力學(xué)性能

1、返回總目錄返回總目錄 進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，首先需要將被試驗(yàn)的材料按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制成進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，首先需要將被試驗(yàn)的材料按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣(standard specimen); ;然后將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)上，使然后將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)上，使試樣承受軸向拉伸載荷。通過(guò)緩慢的加載過(guò)程，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記試樣承受軸向拉伸載荷。通過(guò)緩慢的加載過(guò)程，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記錄下試樣所受的載荷和變形，得到應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，稱錄下試樣所受的載荷和變形，得到應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線，稱為為應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線(stress-strain curve)。 為了得到應(yīng)力為了得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，需要將給定的材料做成標(biāo)準(zhǔn)試樣應(yīng)變曲

2、線，需要將給定的材料做成標(biāo)準(zhǔn)試樣（specimen）,在材料試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行拉伸或壓縮實(shí)驗(yàn)（在材料試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行拉伸或壓縮實(shí)驗(yàn)（tensile test,compression test）。）。 試驗(yàn)時(shí)，試樣通過(guò)卡具或夾具安裝在試驗(yàn)機(jī)上。試驗(yàn)機(jī)通過(guò)試驗(yàn)時(shí)，試樣通過(guò)卡具或夾具安裝在試驗(yàn)機(jī)上。試驗(yàn)機(jī)通過(guò)上下夾頭的相對(duì)移動(dòng)將軸向載荷加在試樣上。上下夾頭的相對(duì)移動(dòng)將軸向載荷加在試樣上。 脆性材料拉伸時(shí)的脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線韌性金屬材料拉韌性金屬材料拉伸時(shí)的應(yīng)力伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線曲線工程塑料拉伸時(shí)的工程塑料拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線上的初始應(yīng)變曲線

3、上的初始階段通常都有一直線段，稱階段通常都有一直線段，稱為線性彈性區(qū)，在這一區(qū)段為線性彈性區(qū)，在這一區(qū)段內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，其比例常數(shù)，即直線的斜率其比例常數(shù)，即直線的斜率稱為材料的稱為材料的彈性模量（楊氏彈性模量（楊氏模量，模量，modulus of elasticity or Young modulus），用，用E E 表示。表示。 切線模量切線模量（tangent modulus），），即曲線上任一點(diǎn)處切線的斜率，用即曲線上任一點(diǎn)處切線的斜率，用Et表示。表示。 對(duì)于應(yīng)力對(duì)于應(yīng)力- -應(yīng)變曲線初始階段的應(yīng)變曲線初始階段的非直線段，工程上通常定義兩種模非直線段，

4、工程上通常定義兩種模量：量： 割線模量割線模量（secant modulus），），即自原點(diǎn)到曲線上的任一點(diǎn)的直線即自原點(diǎn)到曲線上的任一點(diǎn)的直線的斜率，用的斜率，用Es表示。表示。 這兩種模量統(tǒng)稱為工程模量。這兩種模量統(tǒng)稱為工程模量。 對(duì)于一般結(jié)構(gòu)鋼都有明顯而對(duì)于一般結(jié)構(gòu)鋼都有明顯而較長(zhǎng)的線性彈性區(qū)段較長(zhǎng)的線性彈性區(qū)段; ;高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)鋼、鑄鋼、有色金屬等則線性段較短鑄鋼、有色金屬等則線性段較短; ;某些非金屬材料，如混凝土，其某些非金屬材料，如混凝土，其應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線線性彈性區(qū)段不應(yīng)變曲線線性彈性區(qū)段不明顯。明顯。 應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線上線性彈性區(qū)段的應(yīng)變曲線上線性彈性區(qū)段的應(yīng)力最

5、高限稱為應(yīng)力最高限稱為比例極限比例極限(proportional limit)，用，用p p表示。表示。 線性彈性階段之后，應(yīng)力線性彈性階段之后，應(yīng)力- -應(yīng)變應(yīng)變曲線上有一小段微彎的曲線，這表曲線上有一小段微彎的曲線，這表示應(yīng)力超過(guò)比例極限以后，應(yīng)力與示應(yīng)力超過(guò)比例極限以后，應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系。但是，如果應(yīng)變不再成正比關(guān)系。但是，如果在這一階段，卸去試樣上的載荷，在這一階段，卸去試樣上的載荷，試樣的變形將隨之消失。試樣的變形將隨之消失。 這表明這一階段內(nèi)的變形都是這表明這一階段內(nèi)的變形都是彈性變形，因而包括線性彈性階段彈性變形，因而包括線性彈性階段在內(nèi)，統(tǒng)稱為彈性階段。彈性階段在內(nèi)，統(tǒng)

6、稱為彈性階段。彈性階段的應(yīng)力最高限稱為彈性極限的應(yīng)力最高限稱為彈性極限(elastic limit)，用，用e e表示。表示。 大部分韌性材料比例極限與彈性極大部分韌性材料比例極限與彈性極限極為接近，只有通過(guò)精密測(cè)量才能加限極為接近，只有通過(guò)精密測(cè)量才能加以區(qū)分。以區(qū)分。 在許多韌性材料的應(yīng)力在許多韌性材料的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線中，應(yīng)變曲線中，在彈性階段之后，出現(xiàn)近似的水平段，這在彈性階段之后，出現(xiàn)近似的水平段，這一階段中應(yīng)力幾乎不變，而變形急劇增加，一階段中應(yīng)力幾乎不變，而變形急劇增加，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為屈服屈服(yield) 。這一階段曲線。這一階段曲線的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱為的最低點(diǎn)

7、對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱為屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力或或屈屈服強(qiáng)度服強(qiáng)度(yield stress)，用，用s s表示。表示。 0.2 對(duì)于沒(méi)有明顯屈服階段的韌對(duì)于沒(méi)有明顯屈服階段的韌性材料，工程上規(guī)定產(chǎn)生性材料，工程上規(guī)定產(chǎn)生0.20.2塑性應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值為其屈服應(yīng)塑性應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值為其屈服應(yīng)力，稱為材料的條件屈服應(yīng)力力，稱為材料的條件屈服應(yīng)力(offset yield stress)，用，用0.20.2表示。表示。應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力或條應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力或條件屈服應(yīng)力后，要使試樣繼件屈服應(yīng)力后，要使試樣繼續(xù)變形，必須再繼續(xù)增加載續(xù)變形，必須再繼續(xù)增加載荷 。 這 一 階 段 稱 為 強(qiáng) 化荷 。 這 一 階 段 稱 為 強(qiáng) 化(strengthening)階段。這一階段。這一階段應(yīng)力的最高限稱為強(qiáng)度階段應(yīng)力的最高限稱為強(qiáng)度極限極限(strength limit)，用，用b b表示。表示。 某些韌性材料某些韌性材料( (例如低例如低碳鋼和銅碳鋼和銅) )，應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度，應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限以后，試樣開始發(fā)生局極限以后，試樣開始發(fā)生局部變形，局部變形區(qū)域內(nèi)橫部變形，局部變形區(qū)域內(nèi)橫截面尺寸急劇縮