金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能課件

1、金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能課件金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能課件第一節(jié) 力伸長曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線1.1拉伸試樣一、單向靜拉伸試驗(yàn)特點(diǎn): 1.最廣泛使用的力學(xué)性能檢測手段; 2.實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)、加載速率、試樣尺寸、溫度等都有規(guī)定； 3.揭示金屬材料常見的力學(xué)行為（彈性變形、塑性變 形、斷裂）； 4.可測最基本力學(xué)性能指標(biāo)：強(qiáng)度（）、塑性（、）、應(yīng)變硬化、韌性等。第一節(jié) 力伸長曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線1.1拉伸試樣二、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)金屬拉伸試驗(yàn)方法 老標(biāo)準(zhǔn)GB228-76 、GB228-87金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法 新標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002；試驗(yàn)是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測定相應(yīng)的力學(xué)性能

2、。除非另有規(guī)定，試驗(yàn)一般在室溫1035范圍內(nèi)進(jìn)行，對溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為235。二、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)三、拉伸試樣1、金屬拉伸試驗(yàn)試樣標(biāo)準(zhǔn)：GB6397-862、與拉伸試樣相關(guān)的幾個(gè)概念：標(biāo)距：測量伸長用的試樣圓柱和棱柱部分的長度；原始標(biāo)距 l0：施力前的試樣標(biāo)距； 斷后標(biāo)距：試樣斷裂后的標(biāo)距。平行長度l：試樣兩頭部或兩夾持部分之間平行部分的長度；伸長：試驗(yàn)期間任一時(shí)刻原始標(biāo)距的增量。拉伸試樣一般為經(jīng)機(jī)加工的試樣和不經(jīng)機(jī)加工的全截面試樣,其橫截面通常為圓形、矩形、異形以及不經(jīng)加工的全截面形狀。三、拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機(jī)加工的試樣和不經(jīng)機(jī)加工的全截面拉伸試樣1) 圓形試樣 l0d0拉伸試樣

3、1) 圓形試樣 l0d02) 矩形試樣l0tb3）異型試樣 2) 矩形試樣l0tb3）異型試樣 3、拉伸試樣的尺寸以光滑圓柱試樣為例，可分為：1）比例標(biāo)距試樣短試樣：K=5.65或 L0=5d0長試樣：K=11.3或 L0=10d0延伸率分別用5、10來表示，一般建議采用短試樣。2）定標(biāo)距試樣：試樣的原始標(biāo)距L0與原始截面積A0或直徑d0之間不存在比例關(guān)系。例如L0=100mm或200mm，則延伸率表示為100mm或200mm。3、拉伸試樣的尺寸2）定標(biāo)距試樣： 拉伸試樣的形狀尺寸,一般隨金屬產(chǎn)品的品種、規(guī)格及試驗(yàn)?zāi)康闹煌譃閳A形，矩形及異型三類。 如無特殊要求,應(yīng)按該表規(guī)定選用。 拉伸試

4、樣的形狀尺寸,4、試樣的加工和測量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975的要求切取樣坯和制備試樣；試樣原始截面積測定的方法和準(zhǔn)確度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)附錄A-D的規(guī)定。選用合適的量具或測量裝置，應(yīng)根據(jù)測量的試樣原始尺寸計(jì)算原始橫截面積，并至少保留四位有效數(shù)字。 4、試樣的加工和測量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975的要四、拉伸試驗(yàn)設(shè)備四、拉伸試驗(yàn)設(shè)備1.2 力伸長曲線和工程應(yīng)力應(yīng)變曲線彈性變形不均勻屈服塑性變形均勻塑性變形不均勻集中塑性變形 斷裂1.2 力伸長曲線和工程應(yīng)力應(yīng)變曲線彈性變形應(yīng)力應(yīng)變曲線 應(yīng)力應(yīng)變曲線 1.3 強(qiáng)度指標(biāo)及其測定1、比例極限p 應(yīng)力-應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力pFp/A02、彈

5、性極限e彈性極限e是材料由彈性變形過渡到彈塑性變形時(shí)的應(yīng)力e=Fe/A03、屈服極限 試驗(yàn)過程中，外力不增加試樣仍能繼續(xù)伸長；或外力增加到一定數(shù)值突然下降，隨后在外力不增加或上下波動(dòng)情況下，試樣繼續(xù)伸長的現(xiàn)象稱為屈服現(xiàn)象。 屈服現(xiàn)象是金屬材料開始產(chǎn)生宏觀塑性變形的標(biāo)志。 材料屈服時(shí)所對應(yīng)的應(yīng)力值也就是材料抵抗起始塑性變形或產(chǎn)生微量塑性變形的能力。 1.3 強(qiáng)度指標(biāo)及其測定3、屈服極限屈服點(diǎn)s：材料在拉伸過程中試驗(yàn)力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力。sFs/ A0上屈服點(diǎn)su：試樣發(fā)生屈服而試驗(yàn)力首次下降前的最大應(yīng)力。下屈服點(diǎn)sl：suFsu/A0當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)（指在屈服過程中試驗(yàn)力第

6、一次發(fā)生下降）時(shí)的屈服階段的最小應(yīng)力。slFsL/ A0表征金屬材料對微量塑性變形的抗力屈服強(qiáng)度就是用應(yīng)力表示的屈服點(diǎn)或下屈服點(diǎn)。運(yùn)用下屈服點(diǎn)的理由：上屈服點(diǎn)su波動(dòng)性很大，對試驗(yàn)條件下變化很敏感而下屈服點(diǎn)sl再現(xiàn)性較好。屈服點(diǎn)s：材料在拉伸過程中試驗(yàn)力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)4、 規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標(biāo)對于多晶體金屬材料晶粒具有各向異性各晶粒在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形的不同時(shí)性用工程方法很難測出準(zhǔn)確而唯一的比例極限和彈性極限數(shù)值許多金屬材料在拉伸試驗(yàn)時(shí)看不到明顯的屈服現(xiàn)象因此上述指標(biāo)一般用試樣產(chǎn)生規(guī)定的微量塑性伸長時(shí)的應(yīng)力來表征。根據(jù)測定方法分為：規(guī)定非比例伸長應(yīng)力，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力，

7、規(guī)定總伸長應(yīng)力。從這個(gè)定義來說，這三個(gè)指標(biāo)都表示材料對微量塑性變形的抗力。4、 規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標(biāo)對于多晶體金屬材料晶粒具有各向規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標(biāo)規(guī)定非比例伸長應(yīng)力p試樣標(biāo)距部分的非比例伸長達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力這種應(yīng)力是在試樣受力的條件下測定的規(guī)定殘余伸長應(yīng)力r試樣卸力后，其標(biāo)距部分的殘余伸長達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力。常用r0.2,表示規(guī)定殘余伸長率為0.2時(shí)的應(yīng)力。0.01稱為條件比例極限0.2稱為屈服強(qiáng)度規(guī)定總伸長應(yīng)力t試樣標(biāo)距部分的總伸長達(dá)到規(guī)定原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力。常用t0.5，表示規(guī)定總伸長率為0.5%時(shí)的應(yīng)力。規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標(biāo)規(guī)定非比例伸長

8、應(yīng)力p試樣標(biāo)距部分的5、 抗拉強(qiáng)度b 韌性金屬試樣拉斷過程中最大力所對應(yīng)的應(yīng)力b的實(shí)際意義：1）標(biāo)志塑性金屬材料的實(shí)際承載能力，但僅限于光滑試樣單向拉伸的受載條件；2）b是脆性材料的斷裂強(qiáng)度，可作為設(shè)計(jì)依據(jù)；3）b的高低取決于屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化指數(shù)；4） b與布氏硬度、疲勞極限之間有一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。 bFb/A05、 抗拉強(qiáng)度b 韌性金屬試樣拉斷過程中最大力所對應(yīng)的應(yīng)1.4 塑性指標(biāo)1、 斷后伸長率試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)矩的百分比2、 斷面收縮率縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比 形成縮頸，差值越大縮頸越嚴(yán)重； 不形成縮頸。1.4 塑性指標(biāo)1、 斷后伸長率試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與3、最大力下的總伸長率gt指試樣拉至最大力時(shí)標(biāo)距的總伸長與原始標(biāo)距的百分比。金屬材料拉伸時(shí)產(chǎn)生的最大均勻塑性變形量。 gt與真是應(yīng)變eB 的關(guān)系： eBln(1+gt) 單一拉伸條件下工作的長形零件，縮頸與否均用或gt評(píng)定材料塑性；非長形件，拉伸形成縮頸則用做為塑性指標(biāo)。4、屈服點(diǎn)伸長率s試樣從開始屈服至屈服階段結(jié)束（加工硬化開始）之間標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。5、最大力下的非比例伸長率g試樣拉至最大試驗(yàn)力時(shí)，標(biāo)距的非比