常规力学性能标准试样尺寸 拉伸 压缩 冲击
第8章 材料在拉伸和压缩时的力学性能
• 例 图中AB为d＝10mm的圆截面钢杆，从 AB杆的强度考虑，此结构的许可荷载[F ]＝ P 6.28kN。若AB杆的强度安全系数n＝1.5，试 求材料的屈服极限。
A
F NAB
N AB
O 30
B
F NBC F P
N BC
C
F P P
解：受力分析，以B点为研究对象
å F x = 0 ,
o F BC - F AB cos 30 = 0 N N
å F y = 0 ,
可得：
o F AB sin 30 - F = 0 N P
F AB = 2 P , F BC = 3 P F F N N
[ P 以AB杆考虑，当F ＝[ F ]时， [F AB ] = 2 F ] N P P
3 4
O
Dl
• 应力应变图
• 四个阶段
– （１）弹性阶段 – （２）屈服阶段 – （３）强化阶段 – （４）局部颈缩阶段
(1) 低碳钢拉伸的弹性阶段 (OB段)
材料的变形是弹性变形，若在此阶段内卸载，变 形可完全消失。 1、OA – 线弹性阶段
s 比例极限 p
解：求正应力
F 4 F s = = 2 = 127 3 MPa . A pd
注意：此处为名义正应力
应力低于材料的比例极限，在线弹性阶段
Dl e = = 6 07 ´ 10 4 . l
s E = = 210 GPa e
Dd e ¢ = = -1 7 ´ 10 4 . d e¢ n= = 0 28 .
s = E e
2、AB－微弯段
E = tg a
s 弹性极限 e
力学性能指标
力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。
影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。
弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高.弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。
脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。
α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。
α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。
拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。
硬度：布氏、洛氏、维氏缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。
断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。
断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。
分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。
拉伸试验国家标准尺寸
拉伸试验国家标准尺寸拉伸试验是一种常见的材料力学性能测试方法，它可以用来评估材料的拉伸强度、延展性和断裂韧性等重要性能。
在进行拉伸试验时，标准尺寸的选取是非常重要的，因为尺寸的不合适会对试验结果产生影响，甚至导致误判。
因此，国家对拉伸试验的标准尺寸进行了规定，以确保试验结果的准确性和可比性。
根据国家标准，拉伸试验的标准尺寸应符合以下要求：1. 试样的长度应为标准尺寸的整数倍，通常为5倍或10倍。
这样可以确保试样在拉伸时受到均匀的力，并且可以减小试验过程中的边界效应对结果的影响。
2. 试样的横截面积应符合标准尺寸的要求，通常为10mm×10mm或20mm×20mm。
横截面积的选取直接影响到试样的受力情况，过小或过大的横截面积都会导致试验结果的失真。
3. 试样的两端应平行并且垂直于试样轴线。
这样可以确保试样在受力时不会出现偏斜或扭曲，从而保证试验结果的准确性。
4. 试样的表面应光滑平整，不得有明显的凹凸或划痕。
试样表面的质量直接影响到试验中的应力分布情况，不合格的试样表面会导致试验结果的失真。
总的来说，国家标准尺寸的规定旨在确保拉伸试验的可靠性和可比性。
只有在符合国家标准尺寸的前提下进行拉伸试验，才能得到准确的试验结果，并且才能进行不同试验结果的比较和分析。
因此，在进行拉伸试验时，务必严格遵守国家标准尺寸的规定，以确保试验结果的准确性和可靠性。
在实际的生产和科研工作中，我们需要根据具体的材料和试验要求来选择合适的标准尺寸，并且在试验过程中要严格按照国家标准进行操作，以确保试验结果的准确性和可比性。
只有这样，我们才能更好地评估材料的力学性能，为材料的设计和选用提供可靠的数据支持。
1、常规力学性能标准试样尺寸(拉伸、压缩、冲击) 2015-03-04
矩形试样
ASTM B557管形试样来自2 / 12航鑫材料科技有限公司-力学性能室 4、ASTM B557
5、GB/T 228
3 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
4 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室 6、GB/T 16865 6.1 棒状试样：
5 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室 6.2 矩形截面试样：
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
常规力学性能(拉伸（室温、高温）/压缩/冲击)试样参数汇总
一、拉伸试样规格参数
1、ASTM E8 (板材/片材拉伸试样)
2、ASTM E8/8M (标距 12.5mm 圆形试样)
1 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室 3、ASTM E8/8M (大尺寸管材)
ASTM B557
6 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室 6.3 弧形试样：
7 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
二、夏比冲击试验
1、 GB/T229
8 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
9 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
三、高温拉伸
GB/T 4338
10 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
四、压缩试验
1、 GB/T 7314
11 / 12
航鑫材料科技有限公司-力学性能室
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材料力学拉伸与压缩实验报告
材料力学拉伸与压缩实验报告一、实验目的本实验旨在通过拉伸与压缩实验，探讨材料在受力下的力学性能，了解材料的强度、延展性和变形特点，为材料的工程应用提供理论依据。
二、实验原理1. 拉伸实验原理：拉伸试验是通过对试样施加拉力，使其发生长度方向的拉伸变形，以研究材料的强度、延展性和断裂特性。
在拉伸过程中，可以通过载荷和位移数据来绘制应力-应变曲线，从而得到材料的力学性能参数。
2. 压缩实验原理：压缩试验是通过对试样施加压力，使其产生长度方向的压缩变形，以研究材料在受压状态下的变形特性和抗压性能。
通过测量载荷和位移数据，可以得到材料的应力-应变关系，并分析其力学性能。
三、实验装置及试样1. 实验装置：拉伸试验机、压缩试验机、数据采集系统等。
2. 试样：常用的拉伸试样为标准圆柱形试样，常用的压缩试样为标准方形试样。
四、实验步骤1. 拉伸实验：a. 准备好拉伸试样，安装在拉伸试验机上。
b. 设置合适的加载速率和采样频率，开始施加拉力。
c. 记录载荷和位移数据，绘制应力-应变曲线。
d. 观察试样的变形情况，记录拉伸过程中的各阶段特征。
2. 压缩实验：a. 准备好压缩试样，安装在压缩试验机上。
b. 设置合适的加载速率和采样频率，开始施加压力。
c. 记录载荷和位移数据，得到应力-应变关系曲线。
d. 观察试样的变形情况，记录压缩过程中的各阶段特征。
五、实验结果及分析1. 拉伸试验结果分析：根据绘制的应力-应变曲线，分析材料的屈服点、最大强度、断裂点等力学性能参数，并观察材料的断裂形态和变形特点。
2. 压缩试验结果分析：根据得到的应力-应变关系曲线，分析材料在受压状态下的变形和抗压性能，并观察材料的压缩断裂形态。
六、实验结论通过拉伸与压缩实验，我们得到了材料在拉伸和压缩条件下的力学性能参数，并对其力学性能进行了分析。
实验结果表明，材料在拉伸状态下具有较好的延展性和韧性，而在受压状态下表现出良好的抗压性能。
这些结果为材料的工程应用提供了重要参考。
金属材料力学性能测试规范
金属材料力学性能测试规范一、金属材料力学性能测试的重要性金属材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些性能直接影响着材料在实际应用中的可靠性和安全性。
例如，在建筑领域，钢材的强度决定了建筑物的承载能力；在机械制造中，零部件的硬度和韧性关系到其使用寿命和运行稳定性。
因此，通过科学、规范的测试方法获取准确的力学性能数据，对于材料的选择、设计和质量控制具有重要意义。
二、常见的金属材料力学性能测试项目1、拉伸试验拉伸试验是评估金属材料强度和塑性的最基本方法。
通过对标准试样施加逐渐增加的轴向拉力，测量试样在拉伸过程中的变形和断裂特性。
主要测试指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率等。
2、硬度试验硬度是衡量金属材料抵抗局部变形能力的指标。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试可以快速、简便地评估材料的硬度分布和加工硬化程度。
3、冲击试验冲击试验用于测定金属材料在冲击载荷下的韧性。
通过使标准试样承受一定能量的冲击，观察试样断裂的情况，计算冲击吸收功，以评估材料的抗冲击性能。
4、疲劳试验疲劳试验模拟材料在交变载荷作用下的失效行为。
通过对试样进行多次循环加载，记录试样发生疲劳破坏的循环次数，从而评估材料的疲劳强度和寿命。
三、测试设备和仪器1、万能材料试验机万能材料试验机是进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的主要设备。
它能够精确控制加载速率和测量试样的变形。
2、硬度计根据不同的硬度测试方法，选择相应的硬度计，如布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
3、冲击试验机冲击试验机用于进行冲击试验，常见的有摆锤式冲击试验机和落锤式冲击试验机。
4、疲劳试验机疲劳试验机专门用于进行疲劳性能测试，包括旋转弯曲疲劳试验机、轴向疲劳试验机等。
四、试样制备试样的制备是保证测试结果准确性的关键环节。
试样的尺寸、形状和加工精度应符合相关标准的要求。
1、拉伸试样通常采用圆形或矩形截面的试样，其标距长度、直径或宽度等尺寸应根据材料的种类和测试标准进行确定。
力学性能的测试
拉伸性能的测试
6.影响因素
(1)成型条件：由试样自身的微观缺陷和微观不同性引 起 (2)温度和湿度： (3)拉伸速度：塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程 与变形速率紧密相关，需要一ห้องสมุดไป่ตู้时间过程 (4)预处理：材料在加工过程中，由于加热和冷却的时 间和速度不同，易产生局部应力集中，经过在一定温 度下的热处理或称退火处理，可以消除内应力，提高 强度 (5)材料性质：结晶度、取向、分子量及其分布、交联 度 (6)老化:老化后强度明显下降
拉伸性能的测试
III试样（8字形）的制备和尺寸要求
拉伸性能的测试
IV型（长条形）试样及尺寸
拉伸性能的测试
3.实验速度：
拉伸性能的测试
塑料材料选择试样类型测试速度参考
拉伸性能的测试
4.操作步骤
①试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。 ②在试样中间平行部分做标线，示明标距。 ③测量试样中间平行部分的厚度和宽度，精确到0.01mm， II型试样中间平行部分的宽度，精确到0.05mm，测3点，取 算术平均值。 ④夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线重 合，且松紧适宜。 ⑤选定试验速度，进行试验。 ⑥记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。试样断裂 在中间平行部分之外时，此试样作
力学性能的测试拉伸性能的测试拉伸性能测试原理及国标试样速度操作步骤数据的处理影响因素拉伸性能的测试原理拉伸试验是对试样延期纵轴方向施加静态拉伸负荷使其破坏通过测量试样的屈服力破坏力和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度拉伸强度和伸长率
力学性能的测试
拉伸性能的测试
拉伸性能测试原理及国标 裁样 试样速度 操作步骤 数据的处理 影响因素
拉伸性能的测试
1.参照标准——国标GB/T 1040-92
力学性能测试图纸
船级社认证力学性能测试图纸
包含图纸有：
1. 规格￠10mm拉伸试棒加工尺寸图
2. 规格￠12.5mm拉伸试棒加工尺寸图：
3. V形冲击试块加工尺寸图：
4. 金相试样尺寸图
5. 麻点腐蚀试样尺寸图
6.对接焊板扁平拉伸试样尺寸图
7. 宏观、微观、麻点腐蚀试样尺寸图
8. 500长焊接试板尺寸图9. 焊接试板取样位置图
1.规格￠10mm拉伸试棒加工尺寸图：
2.规格￠12.5mm拉伸试棒加工尺寸图：
3.V形冲击试块加工尺寸图：
4.金相试样尺寸图：在试棒中间加工取样
5.麻点腐蚀试样尺寸图：
6.对接焊板扁平拉伸试样尺寸图：
7.宏观、微观、麻点腐蚀试样尺寸图：
500长焊接试板尺寸图：
焊接试板取样位置图：。
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些材料的常用力学性能指标有哪些材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等.(1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD.(2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度.(3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性.表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力.(4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标.力学性能主要包括哪些指标材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征.性能指标包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度.钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.金属材料的力学性能指标有哪些一:弹性指标1.正弹性模量2.切变弹性模量3.比例极限4.弹性极限二:强度性能指标1.强度极限2.抗拉强度3.抗弯强度4.抗压强度5.抗剪强度6.抗扭强度7.屈服极限(或者称屈服点)8.屈服强度9.持久强度10.蠕变强度三:硬度性能指标1.洛氏硬度2.维氏硬度3.肖氏硬度四:塑性指标1:伸长率(延伸率)2:断面收缩率五:韧性指标1.冲击韧性2.冲击吸收功3.小能量多次冲击力六:疲劳性能指标1.疲劳极限(或者称疲劳强度) 七:断裂韧度性能指标1.平面应变断裂韧度2.条件断裂韧度衡量钢材力学性能的常用指标有哪钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.1. 屈服强度钢材单向拉伸应力—应变曲线中屈服平台对应的强度称为屈服强度,也称屈服点,是建筑钢材的一个重要力学特征.屈服点是弹性变形的终点,而且在较大变形范围内应力不会增加,形成理想的弹塑性模型.低碳钢和低合金钢都具有明显的屈服平台,而热处理钢材和高碳钢则没有.2. 抗拉强度单向拉伸应力—应变曲线中最高点所对应的强度,称为抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值.由于钢材屈服后具有较大的残余变形,已超出结构正常使用范畴,因此抗拉强度只能作为结构的安全储备.3. 伸长率伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率代表钢材断裂前具有的塑性变形能力,这种能力使得结构制造时,钢材即使经受剪切、冲压、弯曲及捶击作用产生局部屈服而无明显破坏.伸长率越大,钢材的塑性和延性越好.屈服强度、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标.钢结构中所有钢材都应满足规范对这三个指标的规定.4. 冷弯性能根据试样厚度,在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°,其表面无裂纹和分层即为冷弯合格.冷弯性能是一项综合指标,冷弯合格一方面表示钢材的塑性变形能力符合要求,另一方面也表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂等)符合要求.重要结构中需要钢材有良好的冷、热加工工艺性能时,应有冷弯试验合格保证.5. 冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,它用钢材断裂时所吸收的总能量来衡量.单向拉伸试验所表现的钢材性能都是静力性能,韧性则是动力性能.韧性是钢材强度、塑性的综合指标,韧性越低则发生脆性破坏的可能性越大.韧性值受温度影响很大,当温度低于某一值时将急剧下降,因此应根据相应温度提出要求.力学性能指标符号是什么?任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用.如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,而且还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等.这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力.这种能力就是材料的力学性能.金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标.1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力.强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示,符号为σ,单位为MPa.工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度.屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用σs表示.抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用σb表示.对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,而用抗拉强度作为其强度设计的依据.1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力.工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率.伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率,用符号δ表示.断面收缩率指试样拉断后,断面缩小的面积与原来截面积之比,用y表示.伸长率和断面收缩率越大,其塑性越好;反之,塑性越差.良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件,也是保证机械零件工作安全,不发生突然脆断的必要条件.1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力.硬度的测试方法很多,生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种.(一)布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头,在载荷P的作用下压入被测试金属表面,保持一定时间后卸载,测量金属表面形成的压痕直径d,以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值.布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球,适用于布氏硬度值低于450的金属材料,如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等;后者压头为硬质合金,适用于布氏硬度值为450~650的金属材料,如淬火钢等.布氏硬度测试法,因压痕较大,故不宜测试成品件或薄片金属的硬度.(二)洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为f1.558mm(1/16英寸)的淬火钢球为压头,以一不定的载荷压入被测试金属材料表面,根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值.常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压为600N时,用HRA表示.其测量范围为60~85,适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件.采用f1.588mm淬火钢球为压头,施加压力为1000N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为25~100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压力为1500N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为20~67,适于测量淬火钢、调质钢等.洛氏硬度测试,操作迅速、简便,且压痕小不损伤工件表面,故适于成品检验.硬度是材料的重要力学性能指标.一般材料的硬度越高,其耐磨性越好.材料的强度越高,塑性变形抗力越大,硬度值也越高.1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示,单位为J/cm2.冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定,即把被测材料做成标准冲击试样,用摆锤一次冲断,测出冲断试样所消耗的冲击AK,然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性.ak值越大,则材料的韧性就越好.ak值低的材料叫做脆性材料,ak值高的材料叫韧性材料.很多零件,如齿轮、连杆等,工作时受到很大的冲击载荷,因此要用ak值高的材料制造.铸铁的ak值很低,灰口铸铁ak值近于零,不能用来制造承受冲击载荷的零件.低碳钢的力学性能指标低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状.铸铁由于轫性差,拉伸开始时,受力是逐步加大的,当达到并超过它的拉伸极限时,试棒断开,受力瞬间为“0”,其受力曲线是随受力时间延长,一条直线向斜上方发展,试棒断开,直线垂直向下归“0”.同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线.铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同.以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点.简述常用力学性能指标在选材中的意义?钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性.简单的可这样解释:强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力.有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs.强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力.常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV.硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力.有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ.塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk.冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强.一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝.＂钢材的主要力学性能指标有哪些(1)拉伸性能反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率.屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据.抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数.强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料.钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性.在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示.伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力.伸长率越大,说明钢材的塑性越大.试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率.对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求.预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小.由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示.(2)冲击性能冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力.钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响.除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度.脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好.所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材.(3)疲劳性能受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏.疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故.钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高.硬度硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
工程力学(李卓球) 第5章 材料的拉伸和压缩力学性能
FN 4P 4 × 25 × 10 3 = = = = 162 MPa 2 2 A πd 3 .14 × 0 .014
σ max > [σ ]
σ max −[σ ] 162 −[σ ] 160
4 结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。 结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。
2.
验条件：常温(20℃)；静载（及其缓慢地加载）； 试 验条件 标准试件。 GB228－2002《金属材料室温拉伸试验方法》 GB1586－79《金属材料杨氏模量测量方法》
第5章 材料的拉伸和压缩力学性能
5.2 材料在拉伸 时的力学性能
5.2 材料在拉伸时的力学性能
一、拉伸试验试件 标准试件： 标准试件： 横截面直径d 横截面直径 标距l 标距
第5章 材料的拉伸和压缩力学性能
解：
由ΣM C = 0, 得: N AB = P = 75 kN
3
N AB 75 × 10 = 4.687 × 10 −4 m 2 = 4.687cm 2 A≥ = [σ ] 160 × 10 6
选边厚为 3mm的 4 号等边角钢 , 其A = 2.359 cm 2
e
b
σb
f
a c
σs
2、屈服阶段bc 、屈服阶段 应力不增加， ① 应力不增加，应变不 断增加。 断增加。 屈服极限σ 屈服极限 s 出现45 条纹： ② 出现 0条纹：滑移线 主要为塑性变形。 ③ 主要为塑性变形。
o
α
ε
第5章 材料的拉伸和压缩力学性能
σ
e
b
3、强化阶段ce： 、强化阶段 ：
σb
5.2 材料在拉伸 时的力学性能
1.没有明显的直线阶段，应力应变曲线为微弯的曲线。 没有明显的直线阶段，应力应变曲线为微弯的曲线。 没有明显的直线阶段 2.没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性材料。 没有明显的塑性变形，变形很小，为典型的脆性材料。 没有明显的塑性变形 3.没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。 没有屈服和颈缩现象，试件突然拉断。 没有屈服和颈缩现象
3.4材料在拉伸压缩时的力学性能.
§3—4 材料在拉伸和压缩时的力学性能前面的讨论中，涉及的弹性模量、泊松比等，这些指标都属于材料的力学性质。
材料的力学性质是指：材料受力时力与变形之间的关系所表现出来的性能指标。
材料的力学性质是根据材料的拉伸、压缩试验来测定的。
工程中使用的材料种类很多。
下面主要以常用的低碳钢和铸铁这两种最具有代表性的材料为例，研究它们在常温（一般指室温）、静载下（指在加载过程中不产生加速度）拉伸和压缩时的力学性能。
一、材料拉伸时的力学性能试验时采用国家规定的标准试样。
金属材料试样如图3-10a 、b 所示。
试件中间是一段等直杆，等直部分划上两条相距为l 的横线，横线之间的部分作为测量变形的工作段，l 称为标距；两端加粗，以便在试验机上夹紧。
规定圆形截面试样，标距l 与直径d 的比例为d l 10=或d l 5=，矩形截面试样标距l 与截面面积A 的比例为A l 3.11=或A l 65.5=。
拉伸试验一般在万能试验机上进行，它可以对试件加载，可以测力并自动记录力与变形的关系曲线。
图3-10a A图3-10b（一）低碳钢的拉伸试验1．拉伸图和应力应变曲线将低碳钢试件装在试验机上，缓慢加载，同时试样逐渐伸长。
记录各时刻的拉力P 以及标距l 段相应的纵向伸长l ∆，直至拉断为止。
将P 和l ∆的关系按一定比例绘制成的曲线，称为拉伸图（或l P ∆-曲线）如图3-11a 所示。
将拉力P 除以试件横截面的原面积A ，作为试件工作段的正应力σ，将试件的伸长量l ∆除以工作段的原长l ，代表试件工作段的轴向线应变ε。
按一定的比例将拉伸图转换为σ与ε关系的曲线，如图3-11b ，该曲线称为应力-应变曲线或σ-ε曲线。
图3-11a（c）图3-11b（d） 从应力-应变曲线可见，在低碳钢拉伸试验的不同阶段，应力与应变关系的规律不同。
下面介绍各个阶段的范围、特点、指标及量值。
（1）弹性阶段（图3-11b 中Ob 段） 试样应力不超过b 点所对应的应力时，材料的变形全是弹性变形，即卸除荷载时，试样的变形将全部消失。
5.5材料在拉伸和压缩时的力学性能
6 材料在拉伸和压缩时的力学性能力学性能———指材料受力时在强度和变形方面表现出来的性能。
塑性变形又称永久变形或残余变形⎪⎩⎪⎨⎧弹性变形塑性变形变形塑性材料：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2002)国家标准规定《金属拉伸试验方法》（GB228—对圆截面试样：L=10d L=5d对矩形截面试样：.5=L65=AL3.11A万能试验机二、低碳钢在拉伸时的力学性能F △L A LO σεpσe σs σb σa b c d e1o e 'f g 冷作硬化现象如对试件预先加载，使其达到强化阶段，然后卸载；当再加载时试件的线弹性阶段将增加，而其塑性降低。
----称为冷作硬化现象O σεa b c d e 1o e 'f g 残余变形——试件断裂之后保留下来的塑性变形。
ΔL=L 1-L 0延伸率：δ＝%100001⨯-L L L δ>5％——塑性材料δ<5％——脆性材料截面收缩率Ψ＝%100010⨯-A A A123O σεA 0.2%S 4102030ε(%)0100200300400500600700800900σ(MPa)1、锰钢2、硬铝3、退火球墨铸铁4、低碳钢特点：d 较大，为塑性材料。
三、其他材料在拉伸时的力学性能无明显屈服阶段的，规定以塑性应变=0.2%所对应的应力作为名义屈服极限，记作p ε2.0p σ2.0p σ无明显屈服阶段。
O σεbσσb —拉伸强度极限，脆性材料唯一拉伸力学性能指标。
0.1%E 特点：应力应变不成比例，无屈服、颈缩现象，变形很小且强度极限很低。
E 不确定通常取总应变为0.1%时曲线的割线斜率确定弹性模量。
dLbbLL/d(b): 1---3四、金属材料在压缩时的力学性能国家标准规定《金属压缩试验方法》（GB7314—87)低碳钢压缩•对于低碳钢这种塑性材料，其抗拉能力比抗剪能力强，故而先被剪断；而铸铁压缩时，也是剪断破坏。
实验二十二 塑料常规力学性能测试
实验二十二塑料常规力学性能测试本实验包括：拉伸试验，压缩试验，静弯曲试验，剪切试验，冲击试验。
概述一、测试标准方法聚合物材料日新月异，种类繁多，根据其用途和力学状态，人们通常把它们分为塑料、橡胶、纤维三大类合成材料。
各类材料的性能要求、测试方法都不尽相同。
我们这里只介绍应用最广的塑料类聚合物材料的一些常规力学性能的通用测试方法。
这些方法操作简单，技术条件有严格的统一规定，测试较快。
其结果可作为不同材料的质量比较，生产上的品质控制和质量验收的依据，有的还可以作为应用中使用性能指标和工程设计的数据。
为了测试数据相比，要求测试方法的技术条件和操作方法统一化、标准化、设备仪器定型化。
根据这些方法的完善程度，国内外均分别划分为内部标准方法、企业标准方法、部（或局）标准方法和国家标准方法，甚至还有国际标准方法。
塑料类聚合物材料的常规力学性能测试方法在我国已逐步建立起了一套原化学工业部标准方法均须有关负责部门审查标准公布方才有效，国家标准由中华人民共和国龟甲标准总局审定发布。
二、影响测试结果的一些因素影响塑料测试结果的因素很多，由内在因素也有外在因素。
内在因素如：材料本身分子量的大小及分布不同，结构规整性，取向和结晶程度各异，内在存在的各种缺陷的多寡等。
外部因素如：试样在制备过程中加工条件的差别所引起的应力分布，机械缺陷等。
试验过程中温度、湿度的变化等等。
从测试角度来说，我们主要考虑与测试结果精度有关的因素。
这类因素也很多，如拉伸等试验中作用力速度即拉伸速度等，都必须严格控制没，否否则结果不能重复也不可比，给数据的分析、取用带来麻烦甚至可靠性也值得怀疑。
因此，各项测试都必须合理地规定技术条件，严格操作，使各种影响结果的因素所造成的误差趋于最小，这就是要制定标准试验方法的原因。
由于下列每种试验方法的影响因素还将分别讨论，这里仅就力学性能测试中共同的影响因素简单讨论一下。
（一）试样1、试样制备制备试样一般有两个途径：（1）从板、片、棒等制成品或半制成品上合理地切取材料，经一定的机械加工质量关系很大。
材料在拉伸和压缩时的力学性能
K max
max
发生应力集中的截面上的最大应力
• 同一截面上按净面积算出的平均应力
六、蠕变及松弛(creeping & relaxation)
max
F
固体材料在保持应力不变的情况下，应变随时间缓慢增长
的现象称为蠕变(creeping)
粘弹性材料在总应变不变的条件下,变形恢复力（回弹应力）
2.试验设备(Test instruments) （1）微机控制电子万能试验机 （2）游标卡尺
二、拉伸试验(Tensile tests)
1. 低碳钢拉伸时的力学性质
(Mechanical properties for a low-carbon steel in tension)
（1）拉伸试样 d
材料在拉伸和压缩时的力学性能 (Mechanical properties of materials in axial tension and compression)
一、实验方法(Test method)
1.试验条件 (Test conditions）
（1） 常温: 室内温度 （2） 静载: 以缓慢平稳的方式加载 （3）标准试件：采用国家标准统一规定的试件
拉力F除以试样的原始面积A，
得正应力；同时把 l 除以标距
的原始长度l ，得到应变.
O
d′g
Δl0
e f
f′ h Δl
（3）应力应变图
表示应力和应变关系
的曲线，称为应力-应变图
(stress-strain diagram)
（a） 弹性阶段
a
试样的变形完全弹性的.
此阶段内的直线段材料满足
p
胡克定律 (Hooke’s law)
常规力学性能标准规定试样尺寸(拉伸,压缩,冲击)
常规力学性能(拉伸（室温、高温）/压缩/冲击)试样参数汇总
一、拉伸试样规格参数
1、ASTM E8 (板材/片材拉伸试样)
2、ASTM E8/8M (标距 12.5mm 圆形试样)
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3、ASTM E8/8M (大尺寸管材) ASTM B557 矩形试样
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6.3 弧形试样：
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二、夏比冲击试验
1、 G能室
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三、高温拉伸 GB/T 4338
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四、压缩试验
1、 GB/T 7314
ASTM B557 管形试样
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4、ASTM B557
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5、GB/T 228
3 / 12
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4 / 12
6、GB/T 16865 6.1 棒状试样：
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6.2 矩形截面试样：
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冲击试样标准尺寸
冲击试样标准尺寸冲击试样是指在冲击试验中所使用的试样，其尺寸标准对于测试结果的准确性和可比性具有重要意义。
冲击试样标准尺寸的确定需遵循一定的规范和标准，以确保试验结果的可靠性和准确性。
本文将就冲击试样标准尺寸的相关内容进行探讨。
首先，冲击试样的尺寸应符合国际标准或行业标准的规定。
不同的冲击试验标准对试样的尺寸有着具体的要求，如长度、宽度、厚度等参数都有相应的规定。
在进行冲击试验时，必须使用符合标准要求的试样尺寸，以确保测试结果的可比性和准确性。
其次，冲击试样的尺寸应考虑试验的实际需求。
在确定冲击试样的尺寸时，需要充分考虑试验的实际需求，包括试验目的、试验条件、试验标准等因素。
试样的尺寸应能够反映出被测试材料的真实性能，以便进行准确的冲击试验并得出可靠的测试结果。
冲击试样的尺寸设计应尽可能简洁明了。
在确定冲击试样的尺寸时，应尽量简化试样的几何形状和尺寸，避免出现过于复杂的结构或尺寸设计，以便于试验操作和数据分析。
简洁的试样尺寸设计有利于提高试验的效率和准确性。
此外，冲击试样的尺寸设计还应考虑试验设备的限制。
在确定冲击试样的尺寸时，需要考虑试验设备的限制，确保试样能够适配试验设备并能够正常进行冲击试验。
试样尺寸设计不宜过大或过小，应能够满足试验设备的要求，以保证试验的顺利进行。
综上所述，冲击试样标准尺寸的确定需遵循国际标准或行业标准的规定，同时考虑试验的实际需求、简洁明了的设计和试验设备的限制。
合理确定冲击试样的尺寸对于保证冲击试验的准确性和可比性具有重要意义，应引起试验人员的高度重视。
只有在严格遵循相关规范和标准的基础上，才能够获得真实可靠的冲击试验结果，为产品设计和质量控制提供有力的依据。
标准试块尺寸
标准试块尺寸试块是指用于材料力学性能测试的标准化试样，通常用于拉伸、压缩、弯曲、硬度等各种性能测试。
试块的尺寸对于测试结果的准确性和可比性有着重要的影响，因此在制备试块时需要严格按照标准规定的尺寸进行加工，以确保测试结果的可靠性。
本文将介绍一些常见的标准试块尺寸及其相关知识。
1. 拉伸试块尺寸。
拉伸试块是用于金属材料拉伸试验的试样，通常为圆柱形或矩形。
根据不同的标准，拉伸试块的尺寸会有所不同。
以圆柱形拉伸试块为例，其直径和长度是影响试验结果的重要参数。
在制备拉伸试块时，需要确保其直径和长度符合标准规定的尺寸范围，以保证测试结果的可比性。
2. 压缩试块尺寸。
压缩试块是用于金属材料压缩试验的试样，通常为圆柱形或矩形。
与拉伸试块类似，压缩试块的尺寸也会根据不同的标准有所不同。
在制备压缩试块时，需要确保其尺寸符合标准规定的范围，以保证测试结果的准确性和可比性。
3. 弯曲试块尺寸。
弯曲试块是用于金属材料弯曲试验的试样，通常为矩形。
弯曲试块的尺寸对于试验结果的准确性有着重要的影响。
在制备弯曲试块时，需要确保其尺寸符合标准规定的范围，以保证试验结果的可比性。
4. 硬度试块尺寸。
硬度试块是用于测定材料硬度的试样，通常为圆柱形或矩形。
硬度试块的尺寸对于硬度测试结果的准确性有着重要的影响。
在制备硬度试块时，需要确保其尺寸符合标准规定的范围，以保证测试结果的可比性。
总结。
标准试块尺寸对于材料力学性能测试的准确性和可比性至关重要。
在制备试块时，需要严格按照标准规定的尺寸进行加工，以确保测试结果的可靠性。
同时，对于不同类型的试块，其尺寸也会有所不同，因此在制备不同类型的试块时需要注意相应的尺寸要求。
只有在严格遵守标准试块尺寸的前提下，才能获得准确可靠的测试结果，为材料性能的评价提供可靠的依据。
冲击试样标准尺寸
冲击试样标准尺寸冲击试样是指用于金属材料冲击试验的样品，通常用于测试金属材料的韧性和抗冲击性能。
冲击试样标准尺寸的确定对于冲击试验结果的准确性和可比性具有重要意义。
本文将介绍冲击试样标准尺寸的相关内容，帮助大家更好地理解和应用冲击试样。
首先，冲击试样的标准尺寸一般由国际标准化组织（ISO）或者相关行业标准制定机构制定，以确保试样的尺寸符合国际通用标准，从而保证试验结果的可比性。
在确定冲击试样标准尺寸时，通常需要考虑材料的类型、试验方法、试验目的等因素，以确保试样能够真实地反映材料的性能。
其次，冲击试样标准尺寸的确定需要遵循一定的原则。
首先，试样的尺寸应当能够充分代表材料的整体性能，不能过小或者过大，以免影响试验结果的准确性。
其次，试样的尺寸应当符合试验方法的要求，确保试验能够顺利进行。
最后，试样的尺寸应当具有一定的统一性和可比性，以便不同实验室或者不同国家的试验结果能够进行比较和分析。
冲击试样标准尺寸的确定还需要考虑材料的特性。
不同类型的材料对于冲击试样的尺寸要求有所不同，例如金属材料和塑料材料的试样尺寸可能会有所差异。
因此，在确定冲击试样标准尺寸时，需要综合考虑材料的特性，以确保试样能够真实地反映材料的性能。
除了材料的特性，试验方法也会对冲击试样标准尺寸的确定产生影响。
不同的试验方法对于试样尺寸的要求可能会有所不同，因此在确定冲击试样标准尺寸时，需要充分考虑试验方法的要求，以确保试样能够适用于所选定的试验方法。
综上所述，冲击试样标准尺寸的确定需要综合考虑材料的特性、试验方法的要求以及国际标准化组织的相关标准，以确保试样的尺寸能够准确地反映材料的性能，保证试验结果的可比性和准确性。
希望本文能够帮助大家更好地理解和应用冲击试样标准尺寸，提高试验工作的准确性和可比性。
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常规力学性能(拉伸（室温、高温）/压缩/冲击)试样参数汇总
一、拉伸试样规格参数
1、ASTM E8 (板材/片材拉伸试样)
2、ASTM E8/8M (标距 12.5mm 圆形试样)
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3、ASTM E8/8M (大尺寸管材) ASTM B557 矩形试样
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ASTM B557 管形试样
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4、ASTM B557
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6.3 弧形试样：
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二、夏比冲击试验
1、 GB/T229
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三、高温拉伸 GB/T 4338
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四、压缩试验
1、 GB/T 7314