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二、拉伸试验 3.铸铁压缩时的? -ε曲线 §2-4 拉压杆的强度条件（Strength criterion) 对于拉压杆，学习了 应力计算 力学性能 如何设计拉压杆？—— 安全，或 不失效 反面看：危险，或 失效（丧失正常工作能力） （1）塑性屈服 （2）脆性断裂 正面考虑 —— 应力 为了—— 安全，或不失效 强度条件可以解决以下问题： 1）校核强度 * Mechanics of Materials 目录 §1.1 材料力学的本质 外力 变形 内力 应力材料极限 材料破坏 方法：计算+实验 应力 材料在拉伸和压缩时的力学性能 （1） 常温: 室温 （2） 静载: 以缓慢平稳的方式加载 （3） 标准试件：采用国家标准统一规定的试件 一、试验条件及试验仪器 1、试验条件： 材料的力学性能：也称为材料的机械性能，指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。 圆截面试件：l＝10d,l＝5d 板试件（矩形截面）： 标距：试样上试验段长度 2.试验设备 （1）万能材料试验机 （2）游标卡尺 材料在拉伸和压缩时的力学性能 低碳钢拉伸时的力学性质 应力应变曲线（? －? 图） 拉伸图 ( P-? L曲线 ) 材料在拉伸和压缩时的力学性能 试样的变形完全是弹性的。 即加载变形，卸载后变形能完全恢复。 （一）弹性阶段（OA段） 弹性极限?e A点所对应的应力是弹性阶段的最高值，是材料只出现弹性变形的最高值。 材料在拉伸和压缩时的力学性能 在弹性阶段内有一段直线段，在该段内? 、? 之间呈线性关系，称为比例阶段，也称线弹性阶段。 线弹性阶段（ OA′段） 比例极限?p A′对应的应力是线弹性阶段最高值。 材料在拉伸和压缩时的力学性能 (二)屈服阶段(AC段) 塑性变形（残余变形）：卸载后不能恢复的变形。 滑移线（与轴线成45°夹角） 变形特点： ? 基本不变，ε显著增加 ——屈服或流动 上屈服极限——不稳定 下屈服极限——稳定——屈服极限（ ? s） 塑性材料的失效应力:?s 材料在拉伸和压缩时的力学性能 （三）强化阶段（CD段） 材料的强化： 材料恢复抵抗变形的能力。 （四）颈缩阶段（DE段） 试样在某一段内的横截面面积显箸地收缩，出现颈缩现象，一直到试样被拉断。 ?b ——强度极限（或抗拉强度） 材料在拉伸和压缩时的力学性能 试样拉断后，弹性变形消失，塑性变形保留，试样的长度由 l 变为 l1，横截面积原为 A ，断口处的最小横截面积为 A1 。 断面收缩率 伸长率 ? ≧5%的材料，称作塑性材料 。 ? 5%的材料，称作脆性材料 。 伸长率和端面收缩率 材料在拉伸和压缩时的力学性能 几个概念 卸载定律：把试样拉到超过屈服极限后卸载，在卸载过程中，应力和应变按直线规律变化。 冷作硬化：在材料强化阶段卸载后再加载,材料比例极限提高,而塑性降低的现象。 是试样的弹性应变 冷作时效：在常温下把材料预拉到强化阶段，然后卸载，经过一段时间后再受拉，则其线弹性范围的最大荷载还有所提高。 是试样的塑性应变 材料在拉伸和压缩时的力学性能 铸铁在拉伸时的力学性能 铸铁拉伸时力学性能特点： 1）无屈服和颈缩现象； 2）拉断时应力较小； 3）基本无直线段，近似服从胡克定律，并以割线的斜率作为弹性模量。 铸铁拉断时的最大应力即为强度极限。 只有一个强度指标?b。 O ? /MPa /% e ?ｂ α 割线斜率 材料在拉伸和压缩时的力学性能 其它金属材料在拉伸时的力学性能 对于没有明显屈服阶段的塑性材料，以卸载后产生数值为0.2%时残余应变所对应的应力作为塑性指标，并用?0.2表示,称为名义屈服极限。 s 0.2 0.2 % e s 材料在拉伸和压缩时的力学性能 三、材料压缩时的力学性能 1.实验试件 d h 材料在拉伸和压缩时的力学性能 压缩的实验结果表明 低碳钢压缩时的弹性模量E屈服极限?s都与拉伸时大致相同。 屈服阶段后，试件越压越扁，横截面面积不断增大，试件不可能被压断，因此得不到压缩时的强度极限。 2.低碳钢压缩时的? -ε曲线 材料在拉伸和压缩时的力学性能 铸铁压缩时破坏端面 与横截面大致成45°～ 55° 倾角，表明这类试件主要 因剪切而破坏。铸铁的抗压 强度极限是抗拉强度极限的 4～5倍. 材料在拉伸和压缩时的力学性能 材料在拉伸和压缩时的力学性能 低碳钢拉伸压缩时的力学性质 拉伸试验 铸铁在拉伸压缩时的力学性能 压缩试验 ( u — Ultimate, n — 安全因数 Safety