金属材料力学性能单向静拉伸

1、第一章材料的拉伸性能第一节应力-应变曲线图11拉伸试样一、力伸长曲线（FAL曲线）工程应力一应变曲线蚩 / ssalGOr弹性变形阶些 塑性变形阶胡断裂阶段厂弹性变形 不均匀屈服建 均匀塑性变L不均匀集中塑图13低碳钢的工程应力一应变曲线3S上M 人0(1-0)_屮三、真应力与真应变工程应力一一载荷除以试件的原始鸾 面积即得工程应力,o二F / Ao竺童工程应变一一伸长量除以原始标距长度即得工程应变, =!_/L。 真应力载荷除以试件的瞬时截瑚j积即得真应力，S=F/A2真应变瞬时伸长量除以瞬时标吃长度即得真应变e, de=dL / L 75A三、真应力、真应变与工程应力、工程应 变之间的关系

2、勺AA丁乌A =观 _ AA = A0(l ) = /4。(1 _ I/)Fcr2性哙卄)三、典型的拉伸曲线1、材料分类:脆，性材料在拉伸断裂前不产生塑性变形，只发牛弹塑性材料：在拉伸断裂前会发牛不可逆塑性变形。2、典型的拉伸曲线第二节弹性变形/一概念及实质：1概念：金属在外力作用下的可逆性变形。即金属在勺 外力作用下，产生变形，这种变形在外力去除时随即力 而恢复原决。2. 特性；.1）可逆性：外力去除时，变形消失，恢复原状。/2）单值线性关系：应力与应变呈单值线性关系。（乡3）弹性变形量比较小，一般小于1%。3. 实质：-金属材料弹性变形是其晶格中原子口平衡位置产生可逝 的反映。“弹性变形涉

3、及构件刚度构件扌莎 性变形的能力。与两个因素相关：力 构件的几何尺寸?材料弹性模量: 塑性变形的不同工程要求：加工过程中降低塑变抗力服役过程中提高塑变抗力、受力分析1、固体中一点的应力应变状态Z正瘗变切注力：切疝变ax、x Txy %y、2广义虎克定律务珂 y+ 6)11E y = cry- v( az+ crx)/E 歹6 v( oi+ cry)/E7yz 勾z / 单向拉伸时.x=(yx/E , sy- sz= ver/E三、力学性能指标1弹性模量E：单纯弹性变形过程中应力与应变的比值。E & *2弹性极限1）条件比例极限Qp : 规定非比例伸长应力。2）条件弹性极限ce : 规定残余伸长

4、应力。3、弹性比功We （弹性应变能密度）材料开始塑性变形前单位体积所能吸恸弹性变形功。C制造弹簧的材料要求高的弹性比功：（ae 大,E小）四弹性不完整性1、滞弹性（弹性滞后）在弹性范围内 快速加载或卸载后， 随时间延长产生附 加弹永生应变的现 象。图滞弹性示.e：图3、内耗QT弹性滞后使加载时材料吸收 的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性 变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积）加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成 一封闭回线 弹性滞后环工程上对材料内耗应加以考虑4、包申格效应（概念、机理、应用、消除措施）/ 金属材料经过预先加载产生少量塑性变 （残余应变约为1%4%）,卸载后再同向

5、加载则? 规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸二 长应力降低的现象。E 包申格应变第三节塑性变形、方式及特点：1、单晶体塑性变形的主要方式滑移和李生2、多晶体塑性变形的特征1）塑性变形的非同时性和非均匀性A材料表面优先A与切应力取向最佳的滑移系优 先2）各晶粒塑性变形的相互制约与协调晶粒间塑性变形的相互制约晶粒间塑性变形的相互协调晶粒内不同滑移系滑移的相互协调二屈服现象与屈服强度屈服现象：金属材料在 拉伸试验过程中，外力 不增加试样仍能继续伸 长；或外力增加到一定 数值时突然下降，随后, 在外力不增加或上下波 动情况下，试样继续伸 长变形的现象。Elongation对于拉伸曲线上没有屈服

6、平台的材料，塑性 变形硬化过程是连续的，此时将屈服强度定义 为产生0.2%残余伸长时的应力，记为对于拉伸曲线上冇明显的屈服平台的材料 載蠶魏不騎J服平台所对应的应力屈服强度bs：抗拉强度:定义为试件断裂前所能承受的最大工程 应力，以前称为强戌极限。取拉伸胃上的最大 载荷，爾对应丁七丿饰勺疲荷除以试祚仙原始截 面积，爾得抗拉强度之值，记为巧% = Fmax / A延伸率，材料的塑性常用延伸率表示。测定方法 如下：拉伸试验前测定试件的标距， 拉伸断裂肩测得标距为Lk，然而按卡式 算出延伸率断面收缩率屮：断面收缩率屮是评定材料塑性的主要指标。屮=aka0,应变硬化使承载能力增加， SdA均匀伸长集中

7、变形伸长，2）断面收缩率屮：/断面收缩率屮是评定材料塑性的扬 要指标。xlOO%3）断后伸长率与断面收缩率之间关系二6二屮,不形成缩颈3屮,形成缩颈单一拉伸条件下工作的长形零件，选用5评定材料塑 非长形件，且发生缩颈，选用屮评定材料塑性。例题:光滑圆柱形拉伸试样，直径为10mm, W距幷徘行拎仙忒验临謝时棕 求下AL710 = = = 23.33% L 30A/14) /A屮=Z = 1 &92% 372)rf = = = 23.33% L 3()AA 人)一A屮 =!A A)=1-43塑性意义：*安全性能指标)2_ = 3 6%*金属压力加工重要影响因素*评定材料质量4) 最大力下总伸长率J

8、e = ln(l + )n = ln(l + 8gt)4脆性材料的拉伸力学行为-脆性材料在拉伸载荷下的力学行为可用 虎克定律來描述。在弹性变形阶段，应力与应 变成正比，即b =Ee无机玻璃、陶瓷以及一些处于低温下勺 脆性金属材料，在拉伸断裂前只发生弹性变形, I也不发生塑性变形，其拉伸曲线如图1-3(a)所 示。在拉伸时，试件发生轴向伸长，也同时发壬濾向收缩。将纵血麦与 横(径)向应变e之负比值表示为u,即 u=-e/e| , u 称为波桑比(PoissorVs ratio),它也是材料的弹性常数。 脆性材料在拉伸载荷下的力学性能 可用两个力学参数表征：即弹性模量 和脆性断裂强度。5塑性材料的拉伸力学行为当塑性