第二章 轴向拉压应力与力学性能.ppt

第二章 轴向拉压应力与力学性能
第一页，本课件共有61页
第二章 拉伸与压缩
第一节 概述
第二节 轴力与轴力图
第三节 截面上的应力
第四节 材料拉伸时的力学性能
第十一节 应力集中概念
第六
c
截面上的应力
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万能试验机
电拉试验机
通过该实验可以绘出载荷—变形图和应力—应变图。
试验设备
材料拉伸时的力学性质
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标
准
压
缩
试
件
d
L
b
b
L
高度 L 与 d 或 b 的比值在1～3之间
标准拉伸试件
材料拉伸时的力学性质
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材料拉伸时的力学性质
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塑性材料拉伸曲线的四个阶段
材料拉伸时的力学性质
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拉伸图：
P ~ Δl 曲线
应力应变曲线：
A —— 试件原始的截面积
l —— 试件原始标距段长度
应力—应变图可以消除横截面面积 A与标距 l 对载荷—变形图的影响。
曲线
材料拉伸时的力学性质
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低碳钢拉伸曲线的四个阶段：
（1）弹性阶段（Ob段）
特点：变形是弹性的，卸载时变形可完全恢复。
Oa段
—— 直线段，应力应变成线性关系。
—— 材料的弹性模量
——Hooke定律
—— 直线段的最大应力，称为比例极限；
—— 弹性阶段的最大应力，称为弹性极限。
一般材料，比例极限与弹性极限很相近，近似认为：
材料拉伸时的力学性质
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e
（2）屈服阶段（bd段）
屈服阶段的特点：应力变化很小，变形增加很快，卸载后变形不能完全恢复。
—— 屈服阶段应力的最小值，称为屈服极限；
重要现象：应力在试件表面出现与轴线成45°的滑移线。
低碳钢：
屈服极限 —— 是衡量材料强度的重要指标。
材料拉伸时的力学性质
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（3）强化阶段（de段）
特点：要继续增加变形，须增加拉力，材料恢复了抵抗变形的能力。
—— 强化阶段应力的最大值，称为强度极限；是衡量材料强度另一重要指标。
低碳钢：
卸载定律：在强化阶段某一点d 卸载，卸载过程应力应变曲线为一斜直线，直线的斜率与比例阶段基本相同。
冷作硬化现象：在强化阶段某一点d 卸载后，短时间内再加载，其比例极限提高，而塑性变形降低。
（4）局部变形阶段（ef 段）
特点：名义应力下降，变形限于某一局部，出现颈缩现象，最后在颈缩处拉断。
e
材料拉伸时的力学性质
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低碳钢的强度指标与塑性指标：
强度指标：
—— 屈服极限；
—— 强度极限；
塑性指标：
设试件拉断后的标距段长度为l1，用百分比表示试件内残余变形（塑性变形）为
—— 称为材料的伸长率或延伸率，是衡量材料塑性能的重要指标；
塑性材料：
脆性材料：
低碳钢：
典型的塑性材料。
设试件原始截面的面积为A，拉断后颈缩处的最小面积为A1，用百分比表示的比值
—— 称为断面收缩率；
也是衡量材料塑性能的指标；
e
材料拉伸时的力学性质
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例4：
第二十一页，本课件共有61页
第二十二页，本课件共有61页
第二十三页，本课件共有61页
脆性金属拉伸应力应变曲线
动画：铸铁拉伸实验
强度极限 b是衡量强度的唯一指标。
没有明显的直线段，拉断时的应力较低；
没有屈服和颈缩现象；
拉断前应变很小，伸长率很小；
材料拉伸时的力学性质
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其它材料拉伸曲线
动画：其它拉伸曲线
有些材料不存在明显的屈服阶段，%的残余应变的应力作为屈服应力，称为屈服强度或名义屈服极限。
材料拉伸时的力学性质
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低碳钢压缩曲线
1. E、 s 与拉伸时相似， e 、 p 亦如此。
2. 屈服以后，试件越压越扁，横截面面积不断增大，试件不能被压断。
3. 测不到强度极限 b和断裂极限 k 。
4. 测低碳钢的力学性质时，一般不做压缩实验，而只做拉伸实验。
5. 无法测定强度极限。
材料压缩时的力学性质
第二十六页，本课件共有61