工程材料力学性能第一章全套课件

拉伸试样
1) 圆形试样
l0
d0
2) 矩形试样
t
b l0
3）异型试样
3、拉伸试样的尺寸 以光滑圆柱试样为例，可分为： 2）定标距试样： 1）比例标距试样 试样的原始标距 L0与原始截面积 A0 或直径d0之间不存在 短试样：K=5.65 或L =5d 0 0 比例关系。 长试样： K=11.3 或 L0=10d0 例如 L0=100mm 或200mm，则延伸率表示为δ 100mm或 δ200mm 。 延伸率分别用δ 5、δ10来表示， 一般建议采用短试样。
规定微量塑性伸长应力指标
规定总伸长应力σ 规定残余伸长应力σ 规定非比例伸长应力σ t r p 试样标距部分的总伸长达到 试样标距部分的非比例伸长 规定原始标距百分比时的应 试样卸力后，其标距部分的 达到规定的原始标距百分比 力。 残余伸长达到规定的原始标 时的应力 常用ζt0.5，表示规定总伸长 距百分比时的应力。 率为 0.5% 时的应力。 常用 ζ r0.2,表示规定残余伸长 这种应力是在试样受力的条 率为 0.2％时的应力。 件下测定的 ζ0.01称为条件比例极限 ζ0.2称为屈服强度
5、 抗拉强度ζb
韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力
ζb＝Fb/A0 ζb的实际意义：
1）标志塑性金属材料的实际承载能力，但仅限于光滑 试样单向拉伸的受载条件；
2）ζb是脆性材料的断裂强度，可作为设计依据；
二、试验标准
《金属拉伸试验方法 》 老标准GB228-76 、GB228-87 《金属材料室温拉伸试验方法 》 新标准GB/T228-2002； 试验是用拉力拉伸试样，一般拉至断裂， 测定相应的力学性能。除非另有规定，试验一 般在室温10℃－35℃范围内进行，对温度要 求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。
力－伸长曲线和应力－应变曲线 真实应力－应变曲线
弹性变形 弹性不完整性 塑性变形 金属的断裂
第一节 力－伸长曲线和应力－应变曲线
§1.1拉伸试样
一、单向静拉伸试验特点:
1.最广泛使用的力学性能检测手段;
2.实验的应力状态、加载速率、试样尺寸、温度 规定；
形、断裂）；
等都有
3.揭示金属材料常见的力学行为（弹性变形、塑性变 4.可测最基本力学性能指标：强度（σ）、塑性（δ、 ψ）、应变硬化、韧性等。
四、拉伸试验设备
§1.2 力－伸长曲线和工程应力－应变 曲线
弹性变形 不均匀屈服塑性变形 均匀塑性变形 不均匀集中塑性变形 断裂
应力－应变曲线
§1.3 强度指标及其测定
1 3、比例极限σ 、屈服极限 p 试验过程中，外力不增加试样仍能继续伸长；或外 应力-应变成正比关系的最大应力 力增加到一定数值突然下降，随后在外力不增加或上 σp＝Fp/A0 下波动情况下，试样继续伸长的现象称为屈服现象。 2、弹性极限σ 屈服现象是金属材料开始产生宏观塑性变形的标志。 e 材料屈服时所对应的应力值也就是材料抵抗起始塑 弹性极限σe 是材料由弹性变形过渡到弹━塑性 性变形或产生微量塑性变形的能力。 变形时的应力
材料力学性能
主讲教师：张晨
课程成绩构成
本课程为必修考试课程，考试采取笔试。 该课程总评成绩由三部分组成： 平时成绩占总成绩10％； 实验占总成绩20％； 卷面成绩占总成绩70％。
参考书目
《材料的力学性能》 郑修麟主编 西北工 业大学出版社 1991; 《工程材料的力学性能》 姜伟之等编 北 京航空航天大学出版社 1991; 《材料性能学》 王从曾主编 北京工业大 学出版社 2001; 《工程材料的失效分析》 美国：查理R.布 鲁克斯 机械工业出版社 2003.
拉伸试样的形状尺寸, 一般随金属产品的品种、 规格及试验目的之不同 而分为圆形，矩形及异型 三类。 如无特殊要求,应按该表规 定选用。
4、试样的加工和测量 应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取 样坯和制备试样；


试样原始截面积测定的方法和准确度应符合标 准附录A-D的规定。选用合适的量具或测量装 臵，应根据测量的试样原始尺寸计算原始横截 面积，并至少保留四位有效数字。


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第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
su
4、 规定微量塑性伸长应力指标
对于多晶体金属材料 晶粒具有各向异性 各晶粒在外力作用下开始产生塑性变形的不同时性 因此上述指标一般用试样产生规定的微量塑性伸 用工程方法很难测出准确而唯一的比 长时的应力来表征。 例极限和弹性极限数值 根据测定方法分为：规定非比例伸长应力，规定 许多金属材料在拉伸试验时看不到明 残余伸长应力，规定总伸长应力。 显的屈服现象 从这个定义来说，这三个指标都表示材料对微量 塑性变形的抗力。
σe=Fe/A0
屈服点σs：
材料在拉伸过程中试验力不增加（保持恒定） 仍能继续伸长时的应力。 σs＝Fs/ A0 下屈服点σ ： 上屈服点σsl ： su 当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验力 试样发生屈服而试验力首次下降前的最大应力。 表征金属材料对微量塑性变形的抗力－屈服 第一次发生下降）时的屈服阶段的最小应力。 强度就是用应力表示的屈服点或下屈服点。 σsu＝Fsu/A0 σsl＝FsL/ A0 运用下屈服点的理由：上屈服点σ 波动性很 大，对试验条件下变化很敏感而下屈服点σsl再现 性较好。
三、拉伸试样
1、金属拉伸试验试样标准：GB6397-86 2、与拉伸试样相关的几个概念： 标 距：测量伸长用的试样圆柱和棱柱部分的长度； 原始标距 l0：施力前的试样标距； 断后标距：试样断裂后的标距。 平行长度l：试样两头部或两夹持部分之间平行部分的长度；
伸
长：试验期间任一时刻原始标经机加工的全截面试样, 其横截面通常为圆形、矩形、异形以及不经加工的全截面形 状。