材料力学拉伸与压缩课件

材料力学拉伸与压缩课件汇报人：小无名24目录拉伸与压缩基本概念材料拉伸性能及测试方法材料压缩性能及测试方法拉伸与压缩过程中微观组织演变拉伸与压缩断裂机制及断裂韧性评估工程应用案例分析01拉伸与压缩基本概念当外力作用于物体并使其长度增加时，称为拉伸。拉伸当外力作用于物体并使其长度减小时，称为压缩。压缩拉伸与压缩定义单位面积上的内力，表示物体内部的受力状态。应力物体在外力作用下产生的变形程度，表示物体的形状变化。应变在弹性范围内，应力与应变成正比；超过弹性范围后，应力与应变关系变为非线性。应力与应变关系应力与应变关系弹性变形当外力去除后，物体能够完全恢复原来的形状和尺寸，这种变形称为弹性变形。塑性变形当外力去除后，物体不能完全恢复原来的形状和尺寸，留下永久性的变形，这种变形称为塑性变形。弹性极限和屈服点弹性极限是物体开始产生塑性变形的应力值；屈服点是物体开始产生明显塑性变形的应力值。弹性变形与塑性变形02材料拉伸性能及测试方法静载拉伸试验、动载拉伸试验、高温拉伸试验等。根据国家标准或行业标准，选择合适的试样形状和尺寸，并进行加工和热处理等预处理。拉伸试验方法及试样制备试样制备拉伸试验方法拉伸曲线应力-应变曲线，反映材料在拉伸过程中的力学行为。力学性能指标弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率等，用于评价材料的拉伸性能。拉伸曲线及力学性能指标ABCD影响拉伸性能因素化学成分材料的化学成分对其拉伸性能有显著影响，如合金元素含量、杂质元素含量等。热处理工艺不同的热处理工艺可以改变材料的组织结构和力学性能，从而影响其拉伸性能。组织结构材料的组织结构如晶粒大小、相组成等也会影响其拉伸性能。加载速率和温度加载速率和温度对材料的拉伸性能也有影响，如在高温下材料的强度和硬度会降低。03材料压缩性能及测试方法压缩试验方法介绍常见的压缩试验方法，如单向压缩、双向压缩等，以及试验过程中的加载方式、加载速率等参数。试样制备详细阐述试样制备的过程，包括试样的选取、加工、尺寸测量等步骤，以确保试样的代表性和准确性。压缩试验方法及试样制备压缩曲线及力学性能指标压缩曲线描述材料在压缩过程中的应力-应变关系，分析曲线的形状、斜率等特征，以及不同材料间的差异。力学性能指标介绍通过压缩试验获得的力学性能指标，如抗压强度、压缩模量、泊松比等，以及这些指标在工程应用中的意义。材料成分与组织分析材料成分和组织结构对压缩性能的影响，如合金元素、晶粒大小、相组成等。温度探讨温度对材料压缩性能的影响，包括高温下的蠕变行为、低温下的脆性转变等。应变速率研究应变速率对材料压缩性能的影响，如高速冲击下的动态压缩行为。环境因素考虑环境因素如腐蚀介质、辐射等对材料压缩性能的影响。影响压缩性能因素04拉伸与压缩过程中微观组织演变晶体结构保持完整，原子间距离发生微小变化，无永久变形。弹性变形阶段晶体结构开始发生变化，位错开始移动，出现滑移线。屈服阶段晶体结构进一步变化，位错密度增加，形成位错缠结和位错胞状结构。强化阶段晶体结构严重畸变，出现大量空位和微裂纹，最终导致材料断裂。颈缩与断裂阶段晶体结构变化03位错增殖在位错运动过程中，通过位错的交割和反应产生新的位错，增加位错密度。01位错滑移在外力作用下，位错沿滑移面进行移动，导致晶体产生塑性变形。02位错交割不同滑移面上的位错相遇并相互交割，形成固定的位错结点，阻碍位错进一步运动。位错运动与增殖在拉伸过程中，材料可能经历从一种晶体结构到另一种晶体结构的相变，如从奥氏体到马氏体的转变。这种相变通常伴随着体积变化和力学性能的改变。拉伸过程中的相变在压缩过程中，材料也可能发生相变。例如，某些金属在高压下会发生从一种晶体结构到另一种晶体结构的转变。这种相变对材料的力学性能和稳定性有重要影响。压缩过程中的相变相变过程05拉伸与压缩断裂机制及断裂韧性评估脆性断裂无明显塑性变形，断裂面平直且与应力方向垂直，断口呈结晶状。疲劳断裂在交变应力作用下发生的断裂，断口呈平滑的弧线状。韧性断裂有明显塑性变形，断口呈纤维状，颜色发暗。断裂类型及特征断裂机制分析位错塞积、空穴形核、长大和聚合等导致材料内部微裂纹的形成和扩展。微观机制最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论等解释了不同受力状态下材料的断裂行为。宏观机制应力强度因子法通过测量裂纹尖端附近的应力场强度来评估材料的断裂韧性。J积分法通过计算裂纹扩展单位面积所释放的能量来评估材料的断裂韧性。CTOD法通过测量裂纹尖端张开位移来评估材料的断裂韧性。断裂韧性评估方法06工程应用案例分析桥梁工程01在桥梁的设计和建造过程中，金属材料的拉伸和压缩性能至关重要。例如，钢桥的主梁和支撑结构需要承受拉伸和压缩应力，以确保桥梁的安全性和稳定性。航空航天工程02在航空航天领域，金属材料的轻质和高强度是关键因素。拉伸和压缩测试可用于评估铝合金、钛合金等金属材料的性能，以确保飞机和航天器的结构强度。汽车工程03汽车车身和零部件需要承受各种拉伸和压缩载荷。通过分析和测试金属材料的拉伸与压缩性能，可以优化汽车结构的设计，提高安全性和耐久性。金属材料拉伸与压缩性能应用塑料工程塑料材料在拉伸和压缩过程中表现出不同的力学行为。了解这些性能有助于在塑料制品的设计和生产中实现所需的形状、强度和耐久性。橡胶工程橡胶材料具有良好的弹性和恢复性，在拉伸和压缩过程中能够吸收能量并恢复原状。这些特性使得橡胶在工程应用中具有广泛的用途，如密封件、减震器等。陶瓷工程陶瓷材料具有高硬度、高抗压强度和低拉伸韧性等特点。通过分析和测试陶瓷的拉伸与压缩性能，可以为其在工程应用中的合理使用提供依据。非金属材料拉伸与压缩性能应用纤维增强复合材料纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维增强塑料）具有优异的拉伸和压缩性能。它们在航空航天、汽车、体育器材等领域得到广泛应用，以减轻重量并提高结构强度。层压复合材料层压复合材料由多层不同材料叠加而成，通过优化各层的材料和结构，可以实现优异的拉伸和压缩性能。这类材料在