应力应变曲线材料力学课件.pptVIP

第五节 应力——应变曲线 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一、拉伸时的应力——应变曲线试件和实验常条温件静载§9-4 1、 试件（1）材料类型：低碳钢：塑性材料的典型代表；灰铸铁：脆性材料的典型代表；（2）标准试件：尺寸符合国标的试件；标距d0L0标距：用于测试的等截面部分长度；圆截面试件标距：L =10d 或5d000 2、试验 机 3、低碳钢拉伸曲线 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、局部径缩阶段ef明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限 (1)弹性阶段 比例极限σpoa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克定律，直线oa的斜率就是材料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。 (2)屈服阶段 屈服点曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点 是衡量材料强度的一个重要指标。 (3)强化阶段 抗拉强度经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力值记作 ，称为材料的抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。(4)缩颈断裂阶段曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。 4.塑性指标试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个:%伸长率:%断面收缩率:L1 —试件拉断后的标距L —是原标距A —试件断口处的最小横截面面积1A —原横截面面积。、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 5％的材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 工程应用：冷作硬化即材料在卸载过程中应力和应变是线形关系，这就是卸载定律。材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。1、弹性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载 5、灰铸铁对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。σbt—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。 二、压缩时的应力——应变曲线1、试样及试验条件常温静载§9-5 2、低碳钢压缩实验s (MPa)低碳钢压缩应力应变曲线400E(sb)C(ss上f1(f))低碳钢拉伸应力应变曲线gD(ss下(s ) B)eA(sp)200E = tgayE=tgaaeOO O0.10.212 金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的高度约为直径的1.5 ~ 3倍，试样的上下平面有平行度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等通常制成正方形。低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图，如图示。在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发生断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。 3、灰铸铁ssby灰铸铁的压缩曲线asa = 45o~55obL剪应力引起断裂灰铸铁的拉伸曲线Oe 曲线没有明显的直线部分，应力较小时，近似认为符合虎克定律。曲线没有屈服阶段，变形很小时沿与轴线大约成45°的斜截面发生破裂破坏。曲线最高点的应力值 称为抗压强度。铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能，这也是脆性材料共有的属性。因此，工程中常用铸铁等脆性材料作受压构件，而不用作受拉构件。