JTT 665-2006 公路工程土工合成材料 排水材料.pdf

材料的力学性能
《材料化学》第三章第二节
材料的力学性能
材料是在不同的外界条件下使用的,如在载荷、温度、介质、电场等作用下将表现出不同的行为,即材料的使用性能。使用性能主要包括:力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能是指材料在载荷(外力)作用下所表现出的特性,也就是材料抵受外力作用的能力。
表征:强度,硬度,韧性等等
强度:是指材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力。
塑性:是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
通常材料的强度和塑性是根据国家标准(GB6397-86) 规定进行静拉伸试验测量得到的。
一、材料的强度与塑性
拉伸试样
拉伸过程中试验机自动记录拉伸过程中拉力与伸长量的关系曲线(F-ΔL曲线)
σ=F/S
σ-应力;F-轴向拉力;
S-试样原始横截面积
ε=ΔL/L0=(L-L0)/L0
ε-应变; L0-试样标距;
L-试样拉伸后长度
应力-应变曲线
测量时施加恒定而缓慢的压力
测量装置
不同的力学材料,其应力-应变曲线不同。
应力-应变关系曲线的特点分析
起始阶段,材料受力作用而发生变形,当外力撤去后,可以恢复原状,为弹性形变。此时应力与应变呈线性关系。
σ=Eε
该式为虎克定律表达式,其中E为弹性模量或杨式模量。
E反映材料的坚硬程度或抵抗弹性形变的能力
弹性形变阶段
应力-应变关系曲线的特点分析
超过弹性极限后,应力与应变的直线关系被破坏。撤去外力后试样的变形只能部分恢复,而保留一部分参与变形,此时的材料进入弹塑性变形阶段。应力随应变增加继续增大,达到某一个值后反而下降,该值称为材料的屈服强度(σs),表示材料发生明显塑性形变的抗力。
弹塑性形变阶段
应力-应变关系曲线的特点分析
过了屈服点后,应力稍降后继续增大,试样发生明显而均匀的塑性变形。
当应力达到最大值即极限强度(σb),均匀变形阶段即告终止,而后试样发生不均匀的塑性形变并形成颈缩,应力下降,最后达断裂应力(σk)时,试样断裂。
塑性形变阶段
强度指标
:是指材料由弹性过渡到弹-塑性变形的最大应力。
:是指材料产生明显塑性变形时的应力。
:是指材料拉伸时所能承受的最大应力。
塑性指标:一般用伸长率(δ)或断面收缩率(Ψ)来反映材料塑性的好坏

δ=(lf-l0)/l0
其中lf为试样拉断后的最后标距长度
:
Ψ=(A0-Af)/A0
其中A0为试样原始横截面积;Af为断口处的横截面积。
延伸率越大,断面收缩率越大,材料的塑性(延展性)越好。
延展性好的材料具有较好的工艺容量。