应力-应变曲线.ppt
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应力应变曲线,力学性质:
在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学性能,试件和实验条件,常温、静载,9-4,一、拉伸时的应力应变曲线,1、试件,
(1)材料类型:
低碳钢:
灰铸铁:
2标准试件:
塑性材料的典型代表;脆性材料的典型代表;,
(2)标准试件:
标距:
用于测试的等截面部分长度;,尺寸符合国标的试件;,圆截面试件标距:
L0=10d0或5d0,2、试验机,3、低碳钢拉伸曲线,明显的四个阶段,1、弹性阶段ob,比例极限,弹性极限,2、屈服阶段bc(失去抵抗变形的能力),屈服极限,3、强化阶段ce(恢复抵抗变形的能力),强度极限,4、局部径缩阶段ef,
(1)弹性阶段比例极限poa段是直线,应力与应变在此段成正比关系,材料符合虎克定律,直线oa的斜率就是材料的弹性模量,直线部分最高点所对应的应力值记作p,称为材料的比例极限。
曲线超过a点,图上ab段已不再是直线,说明材料已不符合虎克定律。
但在ab段内卸载,变形也随之消失,说明ab段也发生弹性变形,所以ab段称为弹性阶段。
b点所对应的应力值记作e,称为材料的弹性极限。
弹性极限与比例极限非常接近,工程实际中通常对二者不作严格区分,而近似地用比例极限代替弹性极限。
(2)屈服阶段屈服点曲线超过b点后,出现了一段锯齿形曲线,这阶段应力没有增加,而应变依然在增加,材料好像失去了抵抗变形的能力,把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服,bc段称为屈服阶段。
屈服阶段曲线最低点所对应的应力称为屈服点(或屈服极限)。
在屈服阶段卸载,将出现不能消失的塑性变形。
工程上一般不允许构件发生塑性变形,并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志,所以屈服点是衡量材料强度的一个重要指标。
(3)强化阶段抗拉强度经过屈服阶段后,曲线从c点又开始逐渐上升,说明要使应变增加,必须增加应力,材料又恢复了抵抗变形的能力,这种现象称作强化,ce段称为强化阶段。
曲线最高点所对应的应力值记作,称为材料的抗拉强度(或强度极限),它是衡量材料强度的又一个重要指标。
(4)缩颈断裂阶段曲线到达e点前,试件的变形是均匀发生的,曲线到达e点,在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处),变形显著增加,有效横截面急剧减小,出现了缩颈现象,试件很快被拉断,所以ef段称为缩颈断裂阶段。
4.塑性指标试件拉断后,弹性变形消失,但塑性变形仍保留下来。
工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。
常用的塑性指标有两个:
伸长率:
%,断面收缩率:
%,L1试件拉断后的标距L是原标距A1试件断口处的最小横截面面积A原横截面面积。
、值越大,其塑性越好。
一般把5的材料称为塑性材料,如钢材、铜、铝等;把5的材料称为脆性材料,如铸铁、混凝土、石料等。
工程应用:
冷作硬化,1、弹性范围内卸载、再加载,2、过弹性范围卸载、再加载,即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系,这就是卸载定律。
材料的比例极限增高,延伸率降低,称之为冷作硬化或加工硬化。
对于脆性材料(铸铁),拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线,没有屈服和径缩现象,试件突然拉断。
断后伸长率约为0.5%。
为典型的脆性材料。
bt拉伸强度极限(约为140MPa)。
它是衡量脆性材料(铸铁)拉伸的唯一强度指标。
5、灰铸铁,常温、静载,9-5,二、压缩时的应力应变曲线,1、试样及试验条件,2、低碳钢压缩实验,金属材料的压缩试样,一般制成短圆柱形,柱的高度约为直径的1.53倍,试样的上下平面有平行度和光洁度的要求非金属材料,如混凝土、石料等通常制成正方形。
低碳钢是塑性材料,压缩时的应力应变图,如图示。
在屈服以前,压缩时的曲线和拉伸时的曲线基本重合,屈服以后随着压力的增大,试样被压成“鼓形”,最后被压成“薄饼”而不发生断裂,所以低碳钢压缩时无强度极限。
3、灰铸铁,曲线没有明显的直线部分,应力较小时,近似认为符合虎克定律。
曲线没有屈服阶段,变形很小时沿与轴线大约成45的斜截面发生破裂破坏。
曲线最高点的应力值称为抗压强度。
铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能,这也是脆性材料共有的属性。
因此,工程中常用铸铁等脆性材料作受压构件,而不用作受拉构件。
塑性材料和脆性材料力学性能比较,塑性材料,脆性材料,断裂前有很大塑性变形,断裂前变形很小,抗压能力与抗拉能力相近,抗压能力远大于抗拉能力,延伸率5%,延伸率5%,可承受冲击载荷,适合于锻压和冷加工,适合于做基础构件或外壳,材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件的改变而改变,
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