单向应力状态下材料的力学行为

1、单向应力状态下材料的力学行为前面我们已经做过几种典型材料的拉伸试验，现在归纳总结一下。包括:三种拉伸应力-应变曲线弹性行为屈服行为断裂行为硬化与软化行为藁拉延行为卸载与重新加载行为单向压缩应力状态下材料的力学行为单向应力状态下材料的失效判据三种拉伸应力-应变曲线如图是脆性材料的应力-应变曲线。韧姓金属材料O如图是韧性金属材料的应力-应变曲线。如图是聚合物（工程塑料）的应力-应变曲线。拉伸曲线的四个阶段这个阶段分为两种，观察韧性金属材料拉伸曲线的四个阶段。如图，第一个阶段是弹性阶段， 当应力小于ap时，应力和应变成正比，此时应力最大值叫做这种材料的比例极限；超过比例极 限后，应力和应变虽然不保持

2、正比关系，但变形依然是弹性的，卸载后变形完全恢复为零。第二个阶段是屈服阶段，超过弹性极限后，应力不增加，应变大幅度增加，应力应变曲线上 出现一个平台，此时即使不加载，试样的变形依然在增加，此时的应力值叫屈服强度或者屈服应 力。第三个阶段强化阶段，过了屈服阶段后，应力继续增加，此时构件又能承受载荷。第四个阶段是断裂阶段，构件发生断裂。断妍段弹性行为所以，从这四个阶段可以看出材料在单向拉伸时有这样几种行为。第一种行为是弹性行为， 所有的变形都是弹性的，有两个指标，一个是比例极限，一个是弹性极限。ue弹,性极限-7气，比例极限气i L屈服行为第二种行为是屈服行为，这时的应力值就叫做屈服强度或屈服应力

3、。对于没有屈服平台的材料的应力应变曲线，用条件屈服强度（条件屈服应力）来表示其屈服 行为，即当加载后再卸载，若在试样上还存在着0.2%的塑性应变，这时的应力值就叫做条件的 屈服强度，用a0.2表示。硬化与软化行为第三种行为是硬化和软化行为，当材料超过屈服阶段时，要产生变形就必须继续加力，这种 现象就叫做强化现象，在强化阶段的最后试样上出现紧缩，即某一个截面突然变小。紧缩之后试样发生断裂，这就是所谓的断裂行为。断裂行为刚才介绍的是韧性材料的断裂行为，现在看脆性材料的断裂行为。脆性材料没有屈服、强化 和软化行为，只有断裂行为，从零到断裂的整个曲线可以近似认为是直线，这时应力与应变近似 地认为存在线

4、性关系。强度指标（失敕应力）韧性材料0 = 0I-J腑性材牛斗0 = b韧性指标$ = xlOO % 延伸率4 口两种材料的强度指标，即失效应力也不同。对于韧性材料，失效应力等于屈服应力；对于脆 性材料，失效应力就是强度极限。除了强度指标之外还有韧性指标，对于韧性材料，韧性指标S 就是延伸率，其表达式如图所示。卸载与重新加载行为如左图，沿ABC加载，在C点时卸载，当卸载到零时，可以看到应变并不为零，这就是卸 载行为，但是卸载直线的斜率和加载时AB段的斜率近似平行。然后从D点再加载，最后可能在R处发生断裂。单向压缩应力状态下材料的力学行为如图是低碳钢压缩的应力应变曲线，可以看到比例极限、屈服强度

5、都是存在的，而且也有比 较明显的屈服阶段，但低碳钢没有最后的断裂，而是塑性变形越来越大，压缩时的屈服强度和拉 伸时的屈服强度是相同的。S-00. 0510150. 200. Z5心 低供 钢压场时的屋力一宣蹩aa魂如图是灰铸铁压缩的应力应变曲线，这与拉伸时的应力应变曲线有明显差异，主要是产生了 比较明显的塑性变形，也就是由圆柱形压缩破坏成圆鼓形；此外，破坏面也不同，拉伸时沿着横 截面断裂，压缩时沿着一个与轴线成一定角度的斜面破坏，破坏面说明这种破坏是被剪断的。灰铸眈康缅BT的应力-庄重曲线单向应力状态下材料的失效判据根据上面的单向拉伸试验结果，我们可以建立单向应力状态下材料的失效判据和失效准则。 对于韧性材料，构件上最大应力等于屈