材料在拉压时的力学性能.docVIP

授 课 日 期 学时 2 课次．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．装．．．．．．．．．．．．．订．．．．．．．．．．线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 授 课 班 级授课教师 授 课 题 目 （教学章、节或主题）第九章 轴向拉伸与压缩第四节拉伸和压缩时材料的力学性质教学目的、要求 （分掌握、熟悉、了解三个层次）掌握几种典型材料的拉压曲线及相应的基本概念和力学量。1. 材料在拉压时的力学性能 比较几种不同材料拉压曲线和性能的异同。 教学重、难点本节重点、难点：低碳钢与铸铁拉伸与压缩时的力学性能 参 考 资 料 （含参考书、文献等）河南省高等职业技术学院教材 《工程力学》徐广民 中国铁道出版社 21世纪高职高专系列教材《工程力学》杨玉贵 机械工业出版社授课类型（请打√）理论课 √ 讨论课□ 实验课□ 练习课□ 其他□ 教学过程设计（请打√）复习□ 授新课√ 安排讨论□ 布置作业□ 教学方式（请打√）讲授 √ 讨论□ 示教□ 指导□ 其他□ 教学资源（请打√）多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其他√  基础部主任签字 年 月 日 教研室组长签字： 年 月 日  课时分配教 学 内 容、方 法、步 骤附 记§9-4拉伸与压缩时材料的力学性能 材料的力学性能：也称机械性能。通过试验揭示材料在受力过程中所表现出的与试件几何尺寸无关的材料本身特性。如变形特性，破坏特性等。研究材料的力学性能的目的是确定在变形和破坏情况下的一些重要性能指标，以作为选用材料，计算材料强度、刚度的依据。因此材料力学试验是材料力学课程重要的组成部分。 此处介绍用常温静载试验来测定材料的力学性能。 1. 试件和设备 标准试件：圆截面试件，如图9－14：标距与直径的比例分为，，； 板试件（矩形截面）：标距与横截面面积的比例分为，，； 图9-15 试验设备主要是拉力机或全能机及相关的测量、记录仪器。 图9-14 详细介绍见材料力学试验部分。国家标准《金属拉伸试验方法》（如GB228-87）详细规定了实验方法和各项要求。 2. 低碳钢拉伸时的力学性能 低碳钢是指含碳量在0.3%以下的碳素钢，如A3钢、16Mn钢。 1）拉伸图（P—ΔL），如图9－15所示。 图9-16 弹性阶段（oa） 屈服（流动）阶段（bc） 强化阶段（ce）由于P—ΔL曲线与试样的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，可采用应力应变曲线，即曲线来代替P—ΔL曲线。进而试件内部出现裂纹，名义应力下跌，至f点试件断裂。 对低碳钢来说，，是衡量材料强度的重要指标。 2）曲线图，如图9－16所示， 其各特征点的含义为： oa段：在拉伸（或压缩）的初始阶段应力与应变为直线关系直至a点，此时a点所对应的应力值称为比例极限，用表示。它是应力与应变成正比例的最大极限。当 则有 （9－5） 即胡克定律，它表示应力与应变成正比，即有 为弹性模量，单位与相同。 当应力超过比例极限增加到b点时，关系偏离直线，此时若将应力卸至零，则应变随之消失（一旦应力超过b点，卸载后，有一部分应变不能消除），此b点的应力定义为弹性极限。是材料只出现弹性变形的极限值。 bc段：应力超过弹性极限后继续加载，会出现一种现象，即应力增加很少或不增加，应变会很快增加，这种现象叫屈服。开始发生屈服的点所对应的应力叫屈服极限。又称屈服强度。在屈服阶段应力不变而应变不断增加，材料似乎失去了抵抗变形的能力，因此产生了显著的塑性变形（此时若卸载，应变不会完全消失，而存在残余变形）。所以是衡量材料强度的重要指标。 表面磨光的低碳钢试样屈服时，表面将出现与轴线成45°倾角的条纹，这是由于材料内部晶格相对滑移形成的，称为滑移线，如图9－17所示。 图9-18 ce段：越过屈服阶段后，如要让试件继续变形，必须继续加载，材料似乎强化了，ce段即强化阶段。应变强化阶段的最高点（e点）所对应的应力称为强度极限。它表示材料所能承受的最大应力。过e点后，即应力达到强度极限后，试件局部发生剧烈收缩的现象，称为颈缩，如图9－18所示。 3）延伸率和截面收缩率 图9-17 为度量材料塑性变形的能力，定义延伸率为 % 此处l为试件标线间的标距，l1为试件断裂后量得的标线间的长度。 定义截面收缩率为 % 此处A为试件原园面积，A1为断裂后试件颈缩处面积。对于低碳钢：%，%，这两个值越大，说明材料塑性越好。 工程上通常按延伸率的大小把材料分为两类：%—塑性材料；%—脆性材料。 4）卸载规律及冷作硬化 卸载规律：试样加载到超过屈服极限后（见