第五章应力应变测试演示文稿
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应力应变曲线演示文稿
弹性变形：应力去除后能够恢 复的变形。σ=Eε
弹性模量： E
弹性极限： σe 屈服极限：σs， σ0.2
加工硬化（应变硬化）
抗拉强度： σb
断裂强度： σk
延伸率：δ=(Lk-L0)/L0
断面收缩率：ψ=（F0-Fk)/F0
第六页，共26页。
工程应力－应变曲线
2、工程应力σ －应变ε曲线
A A0L0 A0 L0
这说明，S >σ 。（ε-工程应变）
第十一页，共26页。
4）真应变e 与工程应变ε关系
e L dL ln L
L L 0
L0
L L0 L
L0
L0
e ln L ln L0 L ln（1＋）
L0
L0
显然，总是 e <ε，且变形量越大，二者的差距越大。
第十二页，共26页。
用静拉伸应力σ－应变ε曲线，可得出许多重要性能指标:
弹性模量 E ：主要用于零件的刚度设计。
屈服强度σs 和抗拉强度σb ：主要用于零件的强度设计。 特别是：抗拉强度σb 和弯曲疲劳强度有一定比例关系，进一
步为零件在交变载荷下使用提供参考。 而材料的塑性，断裂前的应变量：主要是为材料在冷热变形时
第十八页，共26页。
高分子材料，聚氯乙烯：在拉伸开始时，应力和应变不成直线 关系，即不服从虎克定律，而且变形表现为粘弹性。
粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同 时存在的力学行为。
其特征是应变对应力的响应 （或反之)不是瞬时完成的 （应变落后于应力），需要通 过一个弛豫过程，但卸裁后，
均匀塑性变形间有一狭窄一段属不均匀塑变区。即从弹性向塑 性变形的过渡明显。
主要表现：在试验中，外力不增加（保 持恒定）试样仍继续伸长；或外力增加 到一定数值时突然下降，随后，在外力 不增加或上下波动下，试样继续伸长变
应力应变测量 PPT课件
将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成 其厚度在0.1m以下。
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
应力与应变关系演示文稿
（D）称为弹性矩阵，将应力与应变的关系写成矩阵形式：
D
第8页，共35页。
各向异性效应
{ } [D]{} 或 {} [ A]{ }
式中：{}为应力列阵；{}为应变列阵；[D] 、[A]为弹性矩阵。
c11c12c13c14c15c16
c21c22
c23c24
c25c26
[D]
c31c32c33c34c35c36
物体的弹性都相同。该平面称为弹性对称面，一般有3个这样的弹性
对称面。
a11a12a13o o o
对于正交各向异性体，由于对称关
a21a22a23o o o
系（正应力分量只产生线应变，不产
a31a32a33o o o
生剪应变）。因此，弹性矩阵中的36 个弹性常数中，有24个为0，在剩下的 12个只有9个是独立的。
x y z yz zx 0
x y z yz zx 0
xy
由广义虎克定律：
xy
G
xy
xy
G
第24页，共35页。
各向同性体的广义虎克定律： （用应力分量表示应变分量）
x
1 E
[
x
( y
z )];
y
1 E
[
y
( z
x )];
z
1 E
[
z
( x
第16页，共35页。
现在来确定各向同性材料独立的弹性常数的个数，设所取的坐标 为三个主轴方向，由广义虎克定律可以得到：
1 C111 C12 2 C133 2 C211 C22 2 C233 3 C311 C32 2 C333
Cij 表示在j轴方向的单位主应变所引起在i轴方向的主应力。
应力测定实验演示文稿
（1）应力计算
E 1 2
(
)
E 1 2
(
)
（2）测量误差计算
e 100 %
— 应力测量值
— 应力理论计算值
5、实验报告要求
① 容器测点位置分布图 ② 各种载荷下的实测应变读数 ③ 各测点应力值计算 ④ 各测点应力理论计算值 ⑤ 在容器外形图上画出应力分布曲线 ⑥ 测量误差计算 ⑦ 分析测量误差产生的原因
5．对容器进行几次加载、卸载循环。消除应变片初受载后的永久变形，使 滞后误差趋于稳定。每次卸载后需进行预调平衡，然后按加载步骤加载，记 下应变读数。当应变读数和滞后量趋于恒定时，才可进行正式测量。
6．系统最后一次卸载后先检查一下平衡情况，然后加载进行正式测量， 记录每种载荷下，各测点的应变读数。 7．测量结束后，系统卸载，并关闭电动机及其它测量仪器。
1．根据选择的测点和布片方案进行表面打磨、划线定位、表面脱脂 处理、粘贴应变片、固化及防护等工作。
2．用相同长度和相同型号的导线，一端和工作片连接，另一端和预 调平衡箱连接。每根导线都需进行编号，并记下相对应的测点编号， 以免发生错误。
3．按应变仪、预调平衡箱的操作规程对各测点进行预调平衡。 4．打开排气阀，开动试压泵，将容器内的气体排除，然后关闭排气 阀，对实验容器进行加载。
若被测部位在弹性范围内工作，对测得的应变值，可以采用虎克定律换算 得到对应的应力值。
2．实验内容 主要对各种典型薄壁容器筒体、ห้องสมุดไป่ตู้盖及接管或筒体的连接不连续处
的应力分布进行测试。试件可以为一些自制的薄壁容器模型，也可采 用工业产品的一些小型薄壁容器，使测试对象形式多样并具有工程实 际意义。
四、实验操作步骤
贴片步骤
应力应变分析范文
应力应变分析范文应力应变分析是一种工程力学中常用的分析方法，用于研究材料在受到力作用下的变形行为。
它可以帮助工程师了解材料的性能，并预测在不同条件下材料是否会发生破坏。
本文将介绍应力应变分析的基本原理、应力应变曲线、常见的应力应变关系及其工程应用。
应力应变分析的基本原理是基于胡克定律。
根据胡克定律，应变与应力之间的关系为线性关系。
应变是材料单位长度相对于初始长度的变化量，通常用ε表示；应力是材料单位截面上的受力，通常用σ表示。
胡克定律可以用以下公式表示：σ=Eε其中，E是杨氏模量，它是材料的一个重要物理特性，表示单位应力下单位应变的比例关系。
E的数值越大，材料的刚度就越大，即材料越难变形。
应力应变曲线可以用来描述材料在受力过程中的变形行为。
应力应变曲线通常由不同阶段组成：弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。
在弹性阶段，材料的应变是可逆的，当外力作用消失后，材料恢复到原始状态。
在屈服阶段，材料开始发生可见的变形，但仍能恢复到原始状态。
在塑性阶段，材料发生不可逆的变形，并且应力不再随着应变的增加而线性变化。
在断裂阶段，材料发生破坏。
常见的应力应变关系有线弹性模型、非线性弹性模型和塑性模型。
线弹性模型是最简单的模型，它假设材料在弹性阶段的应力应变关系为线性。
非线性弹性模型考虑了材料在弹性阶段中的非线性变形行为。
塑性模型考虑了材料在塑性阶段的变形行为，其中最常用的是塑性流动模型，它可以通过流动规律描述材料的塑性变形。
应力应变分析在工程中有广泛的应用。
例如，在材料选型中，工程师可以通过应力应变分析来评估材料的强度和刚度，以选择最适合的材料。
在结构设计中，工程师可以通过应力应变分析来预测结构在不同荷载条件下的变形和破坏行为，从而优化结构设计。
在材料加工中，应力应变分析可以帮助工程师确定适当的变形工艺参数，以确保产品的质量和性能。
总之，应力应变分析是一种重要的工程力学分析方法，可以用于研究材料的力学行为和预测材料的性能。
挠度、应力、应变的几种测试方法 ppt课件
ppt课件
14
6、GPS挠度测量
鉴于人造卫星定位系统(Global Positioning System or GPS)具有高效、 快速、全天候、全自动等优点，因此可以引进GPS进行桥梁的挠度测量。 同时直接测量桥梁的独立三维实时位移，增强对桥梁结构健康监测的可 靠度。目前，GPS测量主要有3种模式:静态、准动态和动态，各种测量 模式的观测时间和测量精度有明显的差异。在通常情况下，静态测量的 精度最高，一般可达毫米级的精度，但其观测时间一般要1h以上。准动 态和动态测最的精度一般较低，大量的实测资料表明，在观测条件较好
ppt课件
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5、全站仪法挠度测量
原理：利用全站仪内置的三角高程测量程序，直接观测测站点
和目标点之间的高差，由于测站点保持不动，则加载前后的两 次高差之差即为目标点的挠度变化量。
优缺点：全站仪法具有准备工作简单，操作方便的优点，不
受纵坡大小的影响，测程也比水准仪法测量要远。因此，全 站仪法比较适合一些挠度变形量较大的大桥或特殊大桥的挠 度测量。但受自然条件限制较大。全自动全站仪测量的方法 在上海卢浦大桥和江阴长江大桥等的监测系统中使用过。 。
ppt课件
4
三、挠度测试方法
1、百分表法
2、倾角仪测量挠度法
3、连通管液位式挠度测量法 4、光电成像挠度测量方法
5、全站仪挠度测量法
6、GPS挠度测量法
ppt课件
5
1、百分表法
百分表：一种精度较高的比较量具, 它只能测出相 对数值,不能测出绝对数值, 主要用于测量形状和位 置误差, 测量精度为0. 01 mm。 原理：被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮 传动放大,变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测 尺寸的大小。 优缺点:该法安装与使用方便, 读数可靠, 不受环境影 响。但该法需要搭设工作支架和观测脚手架, 而且观 测人员多, 不能自动记录,观测读数费时, 仅适用于桥 下可搭设支架的桥梁工程，不适合应用于大跨度缆 索桥梁挠度测量中。
应变、应力测量
9
第五章 应变、应力的测量 应变、
栅长：敏感栅纵轴方向的长度称为栅长， 栅长：敏感栅纵轴方向的长度称为栅长，用“L” 表示。对于有圆弧端的敏感栅， 表示。对于有圆弧端的敏感栅，栅长是指圆弧 内侧间的距离。 内侧间的距离。 栅宽：在垂直于纵轴方向上， 栅宽：在垂直于纵轴方向上，敏感栅外侧之间的 距离称为栅宽， 表示。 距离称为栅宽，用“B”表示。 表示
4
第五章 应变、应力的测量 应变、
1. 金属电阻应变片 常用的金属电阻应变片有 丝式和箔式两种 两种。 丝式和箔式两种。 1）应变片的结构：它由敏感元件、引出线、 ）应变片的结构：它由敏感元件、引出线、 敏感元件 基底、覆盖层组成 组成， 粘贴剂粘贴在一起 粘贴在一起， 基底、覆盖层组成，用粘贴剂粘贴在一起，如 图所示。 图所示。
23
第五章 应变、应力的测量 应变、
2）应变片的温度特性 ）
粘贴在试件上的应变片， 粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化 时，（设此时试件未受外力作用，并且可以自 ，（设此时试件未受外力作用， 设此时试件未受外力作用 由伸缩），其电阻也将随着发生变化。 ），其电阻也将随着发生变化 由伸缩），其电阻也将随着发生变化。如果此 时应变片接入应变仪，将会有应变输出。 时应变片接入应变仪，将会有应变输出。这种 现象如何定义？ 现象如何定义？ （ 1） 定义 ： 由于温度变化引起的应变输出称为 ） 定义： 热输出。 热输出。
19
第五章 应变、应力的测量 应变、
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第五章 应变、应力的测量 应变、
2.应变片的工作特性 应变片的工作特性 1）应变片的灵敏系数k： ）应变片的灵敏系数 ： 为了表示应变片的电阻变化与试件应变之 间的关系， 间的关系，在∆R/R=kε中引入了应变片灵 中引入了应变片灵 敏系数k，由于影响应变片k值的因素很复 敏系数 ，由于影响应变片 值的因素很复 故目前无法用理论方法推导得出， 杂，故目前无法用理论方法推导得出，而 只能用实验来测得。 只能用实验来测得。 由四步来完成。 由四步来完成。
第五章 应变、应力的测量 应变、
栅长：敏感栅纵轴方向的长度称为栅长， 栅长：敏感栅纵轴方向的长度称为栅长，用“L” 表示。对于有圆弧端的敏感栅， 表示。对于有圆弧端的敏感栅，栅长是指圆弧 内侧间的距离。 内侧间的距离。 栅宽：在垂直于纵轴方向上， 栅宽：在垂直于纵轴方向上，敏感栅外侧之间的 距离称为栅宽， 表示。 距离称为栅宽，用“B”表示。 表示
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第五章 应变、应力的测量 应变、
1. 金属电阻应变片 常用的金属电阻应变片有 丝式和箔式两种 两种。 丝式和箔式两种。 1）应变片的结构：它由敏感元件、引出线、 ）应变片的结构：它由敏感元件、引出线、 敏感元件 基底、覆盖层组成 组成， 粘贴剂粘贴在一起 粘贴在一起， 基底、覆盖层组成，用粘贴剂粘贴在一起，如 图所示。 图所示。
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第五章 应变、应力的测量 应变、
2）应变片的温度特性 ）
粘贴在试件上的应变片， 粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化 时，（设此时试件未受外力作用，并且可以自 ，（设此时试件未受外力作用， 设此时试件未受外力作用 由伸缩），其电阻也将随着发生变化。 ），其电阻也将随着发生变化 由伸缩），其电阻也将随着发生变化。如果此 时应变片接入应变仪，将会有应变输出。 时应变片接入应变仪，将会有应变输出。这种 现象如何定义？ 现象如何定义？ （ 1） 定义 ： 由于温度变化引起的应变输出称为 ） 定义： 热输出。 热输出。
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第五章 应变、应力的测量 应变、
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第五章 应变、应力的测量 应变、
2.应变片的工作特性 应变片的工作特性 1）应变片的灵敏系数k： ）应变片的灵敏系数 ： 为了表示应变片的电阻变化与试件应变之 间的关系， 间的关系，在∆R/R=kε中引入了应变片灵 中引入了应变片灵 敏系数k，由于影响应变片k值的因素很复 敏系数 ，由于影响应变片 值的因素很复 故目前无法用理论方法推导得出， 杂，故目前无法用理论方法推导得出，而 只能用实验来测得。 只能用实验来测得。 由四步来完成。 由四步来完成。
7第五章应力状态和应变状态分析详解
τy σx
τx
§5-4 三向应力状态的最大应力
一、一般三向状态
独立的应力分量有
x , y , z , xy , yz , zx
y y
yz
zy
z
zx
yx
xy x
xz
x
z
符号规定：τxy中，x表
示所在平面（之法 向），y表示应力指向。
y
法向为坐标正向时， 指向坐标轴正方向的 应力为正；
A
T1
B
h
T2
b
l
解：1. 解除C处约束，代之 以约束力FB
A
2. 变形协调的几何关系
wbT wBFB 0
T1 l T2
B FB
3. 物理关系
wBT
(T2 T1)l2
2h
wBFB
FB l 3 3EI
代入几何关系 得
FB
3EI
2lh
(T2
T1 )
T1 A
T2 T2>T1
T1 αT1dx
q F1 m F2
a b
c
ed m
梁内任意一点的主应力为：
σ1
(
)2
2
σ3 2
2
tan
20
2
1
3
b
3
1 0
1
3
3 c
1
0 45
1 3
d 3
0 1
ym
a
y
σa
x
σb
bx
y τb
cx τc
y
d
σd
x
τd
y
e σe x
m
q F1 m F2
a b
c ed m
τx
§5-4 三向应力状态的最大应力
一、一般三向状态
独立的应力分量有
x , y , z , xy , yz , zx
y y
yz
zy
z
zx
yx
xy x
xz
x
z
符号规定：τxy中，x表
示所在平面（之法 向），y表示应力指向。
y
法向为坐标正向时， 指向坐标轴正方向的 应力为正；
A
T1
B
h
T2
b
l
解：1. 解除C处约束，代之 以约束力FB
A
2. 变形协调的几何关系
wbT wBFB 0
T1 l T2
B FB
3. 物理关系
wBT
(T2 T1)l2
2h
wBFB
FB l 3 3EI
代入几何关系 得
FB
3EI
2lh
(T2
T1 )
T1 A
T2 T2>T1
T1 αT1dx
q F1 m F2
a b
c
ed m
梁内任意一点的主应力为：
σ1
(
)2
2
σ3 2
2
tan
20
2
1
3
b
3
1 0
1
3
3 c
1
0 45
1 3
d 3
0 1
ym
a
y
σa
x
σb
bx
y τb
cx τc
y
d
σd
x
τd
y
e σe x
m
q F1 m F2
a b
c ed m
5-5应力-应变曲线
L1 − L 伸长率: 伸长率: δ = × 100 % L A − A1 断面收缩率 : ψ = × 100 A L —试件拉断后的标距
1
%
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
ψ 、 值越大，其塑性越好。一般把 δ ≥5％的材 塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 δ <5％的 料称为塑性材料 塑性材料 材料称为脆性材料 脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 脆性材料
塑性材料和脆性材料力学性能比较
塑性材料
延伸率 δ > 5% 断裂前有很大塑性变形 抗压能力与抗拉能力相近 可承受冲击载荷， 可承受冲击载荷，适合于 锻压和冷加工
脆性材料
延伸率 δ < 5% 断裂前变形很小 抗压能力远大于抗拉能力 适合于做基础构件或外壳
材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件 的改变而改变
σ (MPa)
400 低碳钢压缩 应力应变曲线 E(σb) C(σs上) (σe) B 200 D(σs下) A(σp) f1(f)
低碳钢拉伸 应力应变曲线
g
Ey= E=tgαtgα α
α
O O1 O2 0.1 0.2
ε
金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形， 金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的 高度约为直径的1.5 3倍 高度约为直径的1.5 ~ 3倍，试样的上下平面有平行 度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、 度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等 通常制成正方形。 通常制成正方形。 低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图， 低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图， 如图示。 如图示。 在屈服以前， 在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线 基本重合，屈服以后随着压力的增大， 基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被 压成“鼓形” 最后被压成“薄饼” 压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发生 断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。 断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。
聚合物的应力应变曲线演示文稿
温度低
第二十二页，共100页。
❖ （3）物质结构组成
a: 脆性材料 b: 半脆性材料 c: 韧性材料 d: 橡胶
第二十三页，共100页。
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA PP, PE, PC Nature rubber, PI
❖ (4) 结晶
❖ 应变软化更明显 ❖ 冷拉时晶片的倾斜、
滑移、转动，形成 微晶或微纤束
❖（1）不同温度 随温度的增加应
力-应变曲线的类型 从硬而脆的变为软而 韧的。
第二十一页，共100页。
T T
a: T<<Tg
b: T<Tg
c: T<Tg 几十度
d: Tg以上
脆断
屈服后断
韧断
无屈服
❖ （2）不同拉伸速率
速度
.
.
..
拉伸速率 1 2 3 4
速度
时温等效原理：
拉伸速度快 = 时间短
聚合物的应力应变 曲线演示文稿
第一页，共100页。
（优选）聚合物的 应力应变曲线.
第二页，共100页。
内容提要
❖ 教学内容：聚合物的塑性与屈服，聚合物的应力-应变曲线，
细颈，银纹，屈服判据；聚合物的断裂与强度，断裂理论，影 响聚合物强度的因素与增强，聚合物的增韧。
❖ 基本要求：识别非晶态聚合物、晶态聚合物和取向聚合
第十五页，共100页。
比重
8.0 7.85 2.8 7.4 0.95 1.12 1.3～1.5 1.8 1.73 1.4 1.45 1.38 0.97 1.56
拉伸强度（MPa）
1280 400 420 240 30 83 98～218 290 500 120～130 2800 1100 3500 5800
第二十二页，共100页。
❖ （3）物质结构组成
a: 脆性材料 b: 半脆性材料 c: 韧性材料 d: 橡胶
第二十三页，共100页。
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA PP, PE, PC Nature rubber, PI
❖ (4) 结晶
❖ 应变软化更明显 ❖ 冷拉时晶片的倾斜、
滑移、转动，形成 微晶或微纤束
❖（1）不同温度 随温度的增加应
力-应变曲线的类型 从硬而脆的变为软而 韧的。
第二十一页，共100页。
T T
a: T<<Tg
b: T<Tg
c: T<Tg 几十度
d: Tg以上
脆断
屈服后断
韧断
无屈服
❖ （2）不同拉伸速率
速度
.
.
..
拉伸速率 1 2 3 4
速度
时温等效原理：
拉伸速度快 = 时间短
聚合物的应力应变 曲线演示文稿
第一页，共100页。
（优选）聚合物的 应力应变曲线.
第二页，共100页。
内容提要
❖ 教学内容：聚合物的塑性与屈服，聚合物的应力-应变曲线，
细颈，银纹，屈服判据；聚合物的断裂与强度，断裂理论，影 响聚合物强度的因素与增强，聚合物的增韧。
❖ 基本要求：识别非晶态聚合物、晶态聚合物和取向聚合
第十五页，共100页。
比重
8.0 7.85 2.8 7.4 0.95 1.12 1.3～1.5 1.8 1.73 1.4 1.45 1.38 0.97 1.56
拉伸强度（MPa）
1280 400 420 240 30 83 98～218 290 500 120～130 2800 1100 3500 5800
应力应变曲线材料力学ppt课件
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
8
(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
第五节 应力——应变曲线
1
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试 件 和 实 验 条 件
§9-4
常 温 、 静 载
2
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
1、弹性阶段ob E
P — 比例极限 e — 弹性极限
E tan
7
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材
料符合虎克定律，直线oa的斜率 tan E 就是材
料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值 记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图 上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定 律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab 段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点 所对应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 11
工程应用：冷作硬化
e
d
8
(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
第五节 应力——应变曲线
1
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试 件 和 实 验 条 件
§9-4
常 温 、 静 载
2
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
1、弹性阶段ob E
P — 比例极限 e — 弹性极限
E tan
7
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材
料符合虎克定律，直线oa的斜率 tan E 就是材
料的弹性模量，直线部分最高点所对应的应力值 记作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图 上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定 律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab 段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点 所对应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。 11
工程应用：冷作硬化
e
d
应变、应力的测量PPT文档28页
应变、应力的测量
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢Байду номын сангаас的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
55应力-应变曲线-材料力学PPT课件
称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将 出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构 件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一
个重要指标。
9
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上
升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料 又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化， ce段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力
二、压缩时的应力——应变曲线 1、试样及试验条件
常 温 、 静 载
14 §9-5
2、低碳钢压缩实验
(MPa) 400
低碳钢压缩 应力应变曲线
E(b)
C(s上)
f1(f)
低碳钢拉伸
g
(e) B
D(s下)
应力应变曲线
200 A(p)
E=Etgy=tg
O
O1 O2 0.1
0.2
15
金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的 高度约为直径的1.5 ~ 3倍，试样的上下平面有平行 度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等 通常制成正方形。
低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图， 如图示。
在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线 基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被 压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发生 断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。
16
3、灰铸铁
by
灰铸铁的 压缩曲线 bL
灰铸铁的 拉伸曲线 O
= 45o~55o
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
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(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一
个重要指标。
9
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上
升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料 又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化， ce段称为强化阶段。曲线最高点所对应的应力
二、压缩时的应力——应变曲线 1、试样及试验条件
常 温 、 静 载
14 §9-5
2、低碳钢压缩实验
(MPa) 400
低碳钢压缩 应力应变曲线
E(b)
C(s上)
f1(f)
低碳钢拉伸
g
(e) B
D(s下)
应力应变曲线
200 A(p)
E=Etgy=tg
O
O1 O2 0.1
0.2
15
金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的 高度约为直径的1.5 ~ 3倍，试样的上下平面有平行 度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等 通常制成正方形。
低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图， 如图示。
在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线 基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被 压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发生 断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。
16
3、灰铸铁
by
灰铸铁的 压缩曲线 bL
灰铸铁的 拉伸曲线 O
= 45o~55o
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
8
(2)屈服阶段 屈服点
s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
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胶基应变片：耐蚀性和绝缘性能好，弹性系数高， 使用温度在-50~+170℃
电阻应变片的结构及分类
金属箔式应变片
金属丝经高温液化后，高压高速喷射，而后雾化沉积在基片上，形 成3~10μm层，再用光刻腐蚀法形成电路。
优点：横向效应很小 ，允许电流大 ，柔性好、蠕变小、疲劳寿命 长 ，生产效率高 。
电阻应变片的结构及分类
应变片的结构
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属应变片 应变片
体型
丝式 箔式
薄膜型 体型
半导体应变片 薄膜型 扩散型
PN结及其他形式
电阻应变片的结构及分类
应变片的分类
金属丝式应变片
U型
V型
H型
电阻丝式应变片的敏感元件是丝栅状的金属丝。电阻丝是应变 片受力后引起电阻值变化的关键部件，它是一根具有很高电阻率的 金属细丝，直径约为0.01～0.05mm。常用材料有铜镍合金、捏铬 合金、铂、铂铬合金、铂钨合金等
应力、应变测试方法
应力测试系统
应变片
电桥盒
应变仪
记录仪
应变片——能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件，其转 换原理基于金属电阻丝的电阻应变效应
电桥盒——将电阻微小的变化进行处理的测量电路。
应变仪——用于将电桥的输出信号进行放大的高增益放大器。应变仪 还具有阻抗变换的作用。
电阻应变片的结构及分类
用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下， 被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应 变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为ΔR时， 便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值
E
电阻应变片的特性及应用
应变片的主要参数
几何尺寸
1）基长l：应变片的敏感元件在纵轴方向的长度。在应变变化梯度 大的场合，应使用小基长的应变片，但基长很小时，横向灵敏度大。 2）基宽b ：在与应变片纵轴垂直方向，应变片敏感元件外侧之间的 距离。基宽以较小为佳，但是太小会影响散热。
电阻应变片的特性及应用
绝缘电阻
应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的 电阻值Rm。通常要求Rm在50～100 MΩ以上。绝缘电阻过低， 会造成应变片与试件之间漏电，使应变片的指示应变产生误差。 Rm取决于粘结剂及基底材料的种类及固化工艺。在常温使用条 件下要采取必要的防潮措施，而在中温或高温条件下，要注意选 取电绝缘性能良好的粘结剂和基底材料。
电阻应变片的要求结电构阻丝及材分料具类有电阻温度系
应变片的分类
数小、温度稳定性良好、电阻率大等 特性，同时，金属电阻丝的相对灵敏
纸基应变系片：数制要造大简，单且，便能宜在，相易当于大粘贴的。应耐变热范性围
内保和持耐常潮数性差。。适合短期室内实验室使
丝质应变片
用，使用温度在70℃以下
纸浸胶基应变片：具有一定耐潮湿性，适合长期使用。 使用温度为180℃
μ—为泊松比
dL L
λ—压阻系数 E—弹性模量
dr dl
rl
E
dR12E
R
金属丝电阻率
d E
dR K
R
K为单根金属丝的灵敏度。当金属丝发生单 位长度的变化时，电阻变化率与其应变的 比值，即单位应变的电阻变化率。
应力、应变电测法原理
电阻的相对变化量由两方面因素决定： 1）对于金属材料，电阻的变化主要由金属丝几何尺寸的改变引起； 电阻丝灵敏度系数（dR/R）/ ε 为（1+2μ ）。 2）对于半导体材料，其工作原理基于半导体的压阻效应，材料受力 后， 材料的电阻率发生变化。其灵敏度系数为（dR/R）/ ε 为λ E。
应力、应变及其关系
在杆件受到拉伸（或压缩）的情况下，只有一个主应力 σ 1，它 的方向与外加载荷F的方向平行，该方向的应变为 ε 1，并且有
1 E1
E为材料弹性模量
应力、应变测试方法
常用测试方法
电阻应变测量 脆性涂层法 云纹方法 激光全息干涉法 激光散班干涉法 声弹性 X光衍射法 光测弹性力学
应力、应变测试方法
电阻应变测量特点
利用电阻应变片将应变转换为电参量进行测试。测试时，将 电阻应变片粘贴在被测物体表面， 随零部件变形即可产生成比 例的电阻变化。广泛应用于工程测量和科学实验中。
非线性小，电阻的变化同应变成线性关系； 应变片尺寸小，重量轻，惯性小，具有良好的动态特性，频率响应
好；贴在试件上对其工作状态和应力分布基本上没有影响。 适用于静态测量和动态测量。 测量应变的灵敏度和精度高，动态测试精度可达1%，静态为0.1%。 测量范围大，变形范围1%~2%。
半导体式应变片
胶膜衬底
外引线
P-Si 内引线 焊接板
优点：灵敏度高、频 率响应范围宽、体积 小、横向效应小 。
缺点：温度系数大、 灵敏度离散大以及在 较大变形下非线性比 较严重。
半导体式应变片是以半导体单晶硅条作敏感元件的 ，工作原
理是基于半导体材料的压阻效应。即施加一定载荷产生应力时，电
阻率会发生一定的变化。
第五章应力应变测试演示文稿
本章主要内容
应力、应变测试方法 应力、应变测试原理 电阻应变片的特性及应用 电阻应变片的信号调理电路 电阻应变仪
应力、应变测试方法
测量应力、应变的目的
为了研究机械结构、桥梁、建筑等某构件在工作状态下的受力、 变形情况，通过测试测得构件的拉、压应力、扭矩及弯矩，为结构 设计、应力校核或构件破坏的预测等提供可靠的测试数据。
Байду номын сангаас
应力、应变电测法原理
电阻应变效应
导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻
值相应发生变化。这种现象称“应变效应”。
金属导线受拉变化图
原始电阻值
R L A
受力拉伸后电阻值的变化
dR L AdAdL AL 2dA
dRdLddA R L A
纵向应变 横向应变 轴向应力
应力、应变电测法原理 ε—应变
电阻应变片的特性及应用
电阻值R
应变片的阻值指应变片没有粘贴也不受力时，在室温下测定 的电阻值。应变片阻值也有一个系列，如60Ω、120Ω、350Ω、 600Ω和1000Ω，其中以120Ω最为常用。阻值大，承受电压大， 输出信号大；但同时敏感栅尺寸也大。
电阻应变片的特性及应用
最大工作电流
最大工作电流是指已安装的应变片允许通过敏感栅而不影响其 工作特性的最大电流Imax。
工作电流大，输出信号也大，灵敏度就高。 但工作电流过大 会使应变片过热，灵敏系数产生变化，零漂及蠕变增加，甚至烧毁 应变片。