第六章 材料力学性能及实.pptVIP

第六章 材料力学性能及实验应力分析基础 第一节 材料拉伸时的力学性能 第二节 材料压缩时的力学性能 第三节 材料的塑性性质和残余应力 第四节 电测的原理和应用 * * 本章重点： 材料拉伸、压缩时的力学性质 材料的力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的力学性能。 第一节 材料拉伸时的力学性能 一、试件和实验条件 标准试件（GB/T228-2002 ） 实验条件：常温 20±10°C；静载 匀速、缓慢加载。 塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢 。 脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料 L=10d L=5d 对圆截面试样： 对矩形截面试样： 目录 万能材料试验机 电子拉力机 目录 二、低碳钢的拉伸（C≤0.3%） （一）荷载变形图和应力应变图 目录 (二)变形发展的四个阶段 1、弹性阶段ob 比例极限 弹性极限 2、屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力） 屈服极限 3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力） 强度极限 4、局部颈缩阶段ef 目录 （三）两个塑性指标: 断后伸长率 断面收缩率 为塑性材料， 为脆性材料。 低碳钢的 为塑性材料。 目录 （四）卸载定律及冷作硬化 1、弹性范围内卸载、再加载 2、过弹性范围卸载、再加载 卸载定律：材料在卸载过程中应力和应变是线形关系。 冷作硬化或加工硬化：材料的比例极限增高，延伸率降低。 冷拉时效：材料在卸载后,放置一段时间,比例极限可进一步增高。 目录 对于没有明显屈服阶段的塑性材料，用名义屈服极限(规 定非比例延伸强度)σp0.2来表示。 三、其它塑性材料拉伸时的力学性质 塑性材料拉伸的强度特征值 屈服强度σs 或规定强度（如规定非 比例延伸强度 ）；抗拉强度σb。 目录 对于铸铁，拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。 σb—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。 四、铸铁拉伸时的力学性质 目录 第二节 材料压缩时的力学性能 常温、静载 一、试件和实验条件 目录 ：屈服极限 ：比例极限 ：弹性极限 拉伸与压缩曲线在屈服阶段以前完全相同。 E ：弹性摸量 二、低碳钢的压缩 目录 压缩时的强度极限远大于拉伸时的强度极限 三、铸铁的压缩 是衡量脆性材料（铸铁）压缩的唯一强度指标。 目录 塑性材料和脆性材料的主要区别： 塑性材料的主要特点： 塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。 脆性材料的主要特点： 塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其强度指标只有σb。价格便宜。 目录 目录 第三节 材料的塑性性质和残余应力 一、金属材料的塑性性质 应力超过弹性范围后，应力应变呈非线性关系。 理想弹性 理想塑性 理想弹性－塑性模型 对有明显屈服现象的材料，应变未超过屈服范围时， 可视为理想弹塑性材料。 目录 二、梁的弹、塑性分析 目录 在极限状态下，中性轴将截面分成面积相等的两部分。此时，中性轴不一定通过截面形心。只有当横截面有两个对称轴时，中性轴才用过截面形心。 目录 对于矩形截面梁 不同的截面其比值不同 弹性极限弯矩 目录 三、残余应力的概念 加载曲线 卸载曲线 材料产生塑性变形后，弹性变形恢复受阻，材料之间会产生残余应力。 一般，变形恢复不一致会 产生残余应力。 目录 塑性铰与一般铰的区别： 一般铰处弯矩为零，而塑性铰承担着弯矩。因此一般铰可以双向转动：而塑性铰单向自由转动。因为如果发生反向转动，就意味着结构卸载，截面将重新进入弹性状态，这将使反向转动成为不自由。 四、塑性铰 截面完全屈服后，弯矩不增加，应变可增加，截面可绕中性轴转动。故称之为塑性铰。 目录