6.5 拉伸和压缩时材料的力学性能 力学性能、机械性能：材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。 >选用材料，计算强度、刚度的依据 常温静载试验：常温下缓慢平稳加载。 拉伸试验机 试件：标准的尺寸和形状 标距：1 标距1 标距1 >圆截面=10d或=5d >压缩时为短圆柱，h/d-1.53
6.5 拉伸和压缩时材料的力学性能 常温静载试验：常温下缓慢平稳加载。 d l 力学性能、机械性能：材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。 选用材料，计算强度、刚度的依据 圆截面 l=10d 或 l=5d 压缩时为短圆柱，h/d=1.5~3 试件：标准的尺寸和形状 拉伸试验机 标距：l
低碳钢拉伸时的力学性能一塑性材料 低碳钢：含碳量在0.3%以下的碳素钢 拉伸图：F-△L曲线 AL 应力应变图：σ·曲线 >F-△L曲线与试件尺寸有关 o(MPa) 450 0筑0新0000 0.05 0.100.15 02080.25 Ep (:)低碳钢-8曲线线上特征点
一、低碳钢拉伸时的力学性能－塑性材料 F－∆L曲线与试件尺寸有关 低碳钢：含碳量在0.3%以下的碳素钢 拉伸图：F－∆L曲线 A L 应力－应变图：σ－ε曲线
1.弹性阶段 >外力取消后，变形消失 >开始部分为直线-线弹性 9·比例极限 →195MPa O。-弹性极限 E-弹性模量 →200GPa 杨氏模量 可e Op =EE 拉压胡克定律 tana=E= 的
1．弹性阶段 外力取消后，变形消失 开始部分为直线－线弹性 σ ε a' σp a σe σ ＝ E ε －拉压胡克定律 α tan E σ α ε = = σp－比例极限 →195MPa σe－弹性极限 E－弹性模量 →200GPa 杨氏模量
2.屈服（塑性流动阶段 屈服、流动：应力基本保持不变 而应变显著增加的现象。 >失去抵抗变形的能力 >显著塑性变形 >上屈服极限与试件形状、加载 速度等有关：下屈服极限较稳定 45°左右滑移线 σ，·屈服极限/流动极限 →230MPa
屈服、流动：应力基本保持不变， 而应变显著增加的现象。 失去抵抗变形的能力 显著塑性变形 上屈服极限与试件形状、加载 速度等有关；下屈服极限较稳定 2．屈服(塑性流动)阶段 σs－屈服极限/流动极限 →230MPa σ ε σs 45˚左右滑移线 c b b
3.强化阶段 屈服阶段后，若要继续变形，必须继续加载 >恢复了抵抗变形的能力 >可承受比屈服更高的应力-强化 σ·强度极限 →380MPa 抗拉强度 卸载定律：超过屈服极限后卸载，应 弹性 力应变按直线变化。 变形 冷作硬化：卸载后再次加载，应力应变沿卸载线变化， 塑性 变形 比例极限和开始强化的应力得到提高，但塑性能力下降。 >退火：消除冷作硬化，恢复塑性 f'8
卸载定律：超过屈服极限后卸载，应 力应变按直线变化。 σb－强度极限 →380MPa 抗拉强度 冷作硬化：卸载后再次加载，应力应变沿卸载线变化， 比例极限和开始强化的应力得到提高，但塑性能力下降。 3．强化阶段 屈服阶段后，若要继续变形，必须继续加载 恢复了抵抗变形的能力 可承受比屈服更高的应力－强化 σ ε σb f f' g 弹性 变形 塑性 变形 退火：消除冷作硬化，恢复塑性 d c
4.局部变形颈缩、断裂)阶段 强度极限后，试件某处横向尺寸突然急剧减少，形成缩颈现象 应力下降？ 名义应力=力/原始面积 伸长率 6=4- ×100% 断面收缩率 W= A-A×100% A 伸长率6 低碳钢：&20~30%，y60% 塑性材料：6>5%，如：碳钢、黄铜、铝合金 脆性材料：6<5%，如：灰铸铁、玻璃、陶瓷
塑性材料：δ >5%，如：碳钢、黄铜、铝合金 脆性材料：δ <5%，如：灰铸铁、玻璃、陶瓷 伸长率 断面收缩率 4．局部变形(颈缩、断裂)阶段 σ ε 强度极限后，试件某处横向尺寸突然急剧减少，形成缩颈现象 1 100% L L L δ − = × 1 100% A A A ψ − = × 低碳钢：δ≈20~30%，ψ≈60% 应力下降？ 名义应力 = 力／原始面积 e' 伸长率δ e d
二、 其他材料拉伸时的力学性能 1.无明显屈服现象的塑性材料 200r合金钢 T10A高碳钢 00.2 有的也没有 局部变形阶段 16Mh锰钢 0.2% Q235Q235钢 H62 0.2:产生0.2%塑性应变的应力 普通黄铜 作为屈服指标 -名义屈服极限 某些塑性材料的σ一￡曲线 条件屈服应力
有的也没有 局部变形阶段 二、其他材料拉伸时的力学性能 σ 0.2：产生0.2％塑性应变的应力 作为屈服指标 －名义屈服极限 条件屈服应力 0.2% ε σ σ 0.2 1．无明显屈服现象的塑性材料 锰钢 普通黄铜 Q235钢 高碳钢 合金钢
2.铸铁拉伸时的力学性能 无缩颈 Ct:拉断时强度极限 >没有明显直线部分 >拉断前应力、应变较小，几乎没有塑性变形-脆性断裂 >取割线斜率当弹性模量~割线弹性模量
σbt σbt：拉断时强度极限 没有明显直线部分 拉断前应力、应变较小，几乎没有塑性变形－脆性断裂 取割线斜率当弹性模量－割线弹性模量 σ ε 无缩颈 2．铸铁拉伸时的力学性能
弹性指标 弹性模量：E 强度指标（失效应力） 塑性材料：O、σ.2 脆性材料：O 延伸率：6 塑性指标 断面收缩率：少
强度指标(失效应力) 脆性材料：σb 塑性指标 延伸率：δ 断面收缩率：ψ 塑性材料：σs、σ0.2 弹性指标 弹性模量：E
三、材料压缩时的力学性能 低碳钢： >压缩E、σ与拉伸相当 >无压缩σ，（越压越扁） 铸铁： >C(56)ct→抗压 >45 破坏 2~5倍？ 接触面摩 h】 >45°？ 有的塑性 具体与铸铁 压地 擦力形成 内摩擦 材料也沿 类别有关 鼓状 减弱剪力： 斜面破坏 30m 40 裂口变尖、 300 竖直 250 Q07 004 1502河 0.25 Q0%416a12 低碳钢压缩与拉伸对比图 铸铁压缩图
低碳钢： 压缩E、σs与拉伸相当 无压缩σb(越压越扁) 铸铁： σbc≈(5~6)σbt→抗压 45~55˚破坏 有的塑性 材料也沿 斜面破坏 >45˚？ 内摩擦 减弱剪力； 裂口变尖、 竖直 接触面摩 擦力形成 鼓状 2~5倍？ 具体与铸铁 类别有关 三、材料压缩时的力学性能 45˚