材料在拉伸和压缩时的力学性能.ppt

材料在拉伸和压缩 时的力学性能,第25讲,材料在拉伸和压缩时的力学性能,不同材料在受力时表现出的力学性能各不相同。材料的力学性能由试验测定。低碳钢(含碳量不大于0.25的碳素钢)和铸铁是在力学性能上具有代表性的材料，本节主要介绍这两种材料在常温、静载条件下轴向拉伸和压缩时的力学性能。,一、材料在拉伸时的力学性能,按照国家标准金属拉伸试验试样(GB639786)制成标准试件(图6-7)。试件的几何形状和受力条件都符合轴向拉伸的要求。两端加粗是便于夹装和避免在装夹部位发生破坏。在试件的等直部分划上两条相距为l的横线，横线之间的部分作为测量变形的工作段，称为标距。规定圆截面试件的l 10d(长试件)，或l =5d(短试件)，d为工作段的直径。,1、拉伸试验,标准试件和试验设备,拉伸试验一般在万能试验机上进行，它可以对试件加载，可以测力并自动记录力与变形的关系曲线。,一、材料在拉伸时的力学性能,1、拉伸试验,将低碳钢试件装在试验机上，缓慢加载，由测力装置随时可以读出试件所承受的拉力，自动记录装置绘出试件受力和试件伸长量关系的曲线(图6-8a)，该曲线称为试件的拉伸图。将拉力除以试件横截面的原面积A，作为试件工作段的正应力，将试件的伸长量除以工作段的原长，代表试件工作段的轴向线应变。按一定的比例将拉伸图转换为与关系的曲线(图6-8b)，该曲线称为应力应变曲线或 曲线。,低碳钢试件的拉伸图和应力应变曲线,一、材料在拉伸时的力学性能,1、拉伸试验,图6-11绘出了灰铸铁在拉伸时的 曲线，没有直线部分，无屈服和颈缩现象，试件拉断时的变形极小。断裂时的应力为强度极限，它是灰铸铁唯一的强度指标。一般可近似地将 曲线的绝大部分看作直线，并认为在这个范围内材料符合胡克定律。,(2)铸铁,二、材料在压缩时的力学性能,金属材料压缩试验用圆柱形试件，试件的高为直径的1.53倍。非金属材料(如混凝土、石料等)试件为立方块。,压缩试验,1低碳钢的压缩试验,图6-12绘出了低碳钢压缩试验的 曲线，与拉伸试验的 曲线比较，在屈服阶段以前，两条线基本重合。即低碳钢压缩时的比例极限、屈服极限、弹性模量均与拉伸时相同。过了屈服极限之后，试件越压越扁，压力增加，受压面积也增加，试件不会被压裂，测不出强度极限。因此，低碳钢的力学性能指标通过拉伸试验都可以测定。,二、材料在压缩时的力学性能,铸铁压缩破坏时，破坏面大致与轴线成45°角。铸铁压缩破坏是被剪断的。,1低碳钢的压缩试验,2铸铁的压缩试验,图6-11绘出了铸铁压缩试验时的 曲线，与拉伸试验的 曲线比较，曲线相似，但压缩时的强度极限及塑性应变都比拉伸时大得多。故脆性材料宜作受压构件。,三、 材料的力学性能指标,图6-13（a）所示试件的原始形状和尺寸l（标距），图6-13(b)被拉断之后拼合在一起的形状和尺寸l1。标距范围内残留的塑性变形量与标距的百分比称为断后伸长率，用表示。,1.弹性指标,弹性模量E。反映材料抵抗拉、压弹性变形的能力。,泊松比(横向变形系数) 。反映材料弹性范围内变形时，横向变形程度与纵向变形程度的关系。,2.塑性指标,%,三、 材料的力学性能指标,1.弹性指标：,2.塑性指标：,弹性模量E、,泊松比,断后伸长率,断面收缩率,工程上一般将5的材料称为塑性材科， 将5的材料称为脆性材料。,屈服极限s : 塑性材料的极限应力,3.强度指标,强度极限b ：脆性材料的极限应力,%,%,