材料的拉伸性能
弹性体材料的拉伸性能研究
弹性体材料的拉伸性能研究随着科学技术的不断发展，弹性体材料作为一种重要的结构材料，被广泛应用于工程领域中。
弹性体材料的拉伸性能是评价其质量与性能的重要指标之一。
本文将对弹性体材料的拉伸性能进行研究，分析其对工程实践的意义。
一、弹性体材料的特点弹性体材料是指在一定的应力作用下，能够发生可逆变形，并在去除应力后能够恢复到原来的形态和尺寸。
弹性体材料的主要特点包括以下几方面：1. 高弹性模量：弹性体材料具有较高的弹性模量，能够承受较大的应力而不发生塑性变形。
2. 良好的延展性：弹性体材料具有较好的延展性，可以在受到外力拉伸时发生弹性变形。
3. 快速恢复原状：弹性体材料具有快速恢复原状的特点，能够在去除外力后迅速恢复到原来的形状和尺寸。
二、弹性体材料的拉伸性能测试方法为了评估弹性体材料的拉伸性能，科研人员和工程师们开发了一系列测试方法。
以下是常用的弹性体材料拉伸性能测试方法的介绍：1. 应力-应变测试：应力-应变测试是评估弹性体材料拉伸性能的基本方法之一。
通过施加不同的拉伸载荷，测量材料在不同应变下所产生的应力变化，从而得到应力-应变曲线。
2. 耐疲劳性测试：耐疲劳性测试是评估弹性体材料长期使用性能的重要方法。
通过反复施加拉伸载荷，观察材料在疲劳循环中的性能变化，以评估其耐久性。
3. 断裂韧性测试：断裂韧性测试用于评估弹性体材料在断裂前的能量吸收能力。
常用的测试方法包括冲击试验和缺口拉伸试验。
三、弹性体材料的拉伸性能与工程应用弹性体材料的拉伸性能直接影响其在工程领域中的应用。
了解材料的拉伸性能可以帮助工程师选择合适的材料，并设计出更加安全可靠的结构。
下面是弹性体材料的拉伸性能与工程应用的关系：1. 工程结构设计：根据材料的拉伸性能，工程师可以评估结构的可靠性，并进行合理的结构设计。
例如，在建筑工程中，合理选择具有优良拉伸性能的弹性体材料，可增加建筑物的抗震性能。
2. 材料选用：了解材料的拉伸性能可以帮助工程师选择合适的材料。
材料的拉伸性能
S = K·εpn
02
上式也称为Hollomon方程。式中εp为真应
变的塑性分量，n为应变硬化指数，K为强度
系数，即εp=1时的其应力值。
断裂强度：
拉伸断裂时的真应力称为断裂强度，记为σf 。试 验时测出断裂点的截荷Pf，试件的最小截面积Af， 则断裂时的平均真应力，即平均断裂强度值，σf 表示如下
1．3 典型的拉伸曲线
材料分类：
○ 按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将材料分为脆性材 料和塑性材料两大类。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变 形, 只发生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆塑 性变形。
○ 高塑性材料在拉伸断裂前不仅产生均匀的伸长，而且发生颈 缩现象，且塑性变形量大。低塑性材料在拉伸断裂前只发生 均匀伸长，不发生颈缩，且塑性变形量较小。
#2022
本章内容
1.2 拉伸试验
01 02
常用的拉伸试件:为了比较不同尺寸试样 所测得的延性,要求试样的几何相似，l0 ／A01/2要为一常数．其中A0为试件的 初始横截面积。 光滑圆柱试件:试件的标距长度l0比直径 d0要大得多；通常，l0=5d0或 l0=10d0
03
板状试件:试件的标距长度l0应满足下列 关系式：l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ；
Load / KN
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0.0
b
Pe Pp
Ps
ParPtm 01
Pb
图1-2 低碳钢的拉伸图
0.5
1.0
1.5
2.0
D istance/ m m
true strain-stress line
2 .0
S tre s s / M P a
材料在拉伸和压缩时的力学性能
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
材料在拉伸时的力学性能 材料在压缩时的力学性能 影响材料力学性能的因素
材料力学性能的测试 总结
1
材料在拉伸时的力学性能
弹性阶段
当作用在材料上的拉伸力小于某一临界值时，材料不 会发生变形，而且会立即恢复其原始形状。这个阶段 被称为弹性阶段。在弹性阶段，材料的应力和应变是 线性相关的，也就是说，应变与应力的比例是常数。 这个常数被称为材料的弹性模量(或杨氏模量)
材料在拉伸时的力学性能
塑性阶段
当拉伸力超过某一临界值时，材料会发生塑 性变形。这意味着，即使在力的作用消失后 ，材料也不会恢复其原始形状。这个阶段被 称为塑性阶段。在这个阶段，材料的应力和 应变不再是线性关系
材当拉伸力继续增加，材料最终会断裂，分为两部分。断裂强度是材料能够承受的最大拉伸 应力。在断裂阶段，应力的增加不再引起材料的变形
导致材料的疲劳损伤
化学成分：不同化学成分的材料具有 不同的力学性能。例如，合金钢往往 比纯钢具有更高的强度和硬度
微观结构：材料的微观结构(例如晶粒 大小、相分布等)对其力学性能有显著 影响。一般来说，晶粒越细，材料的 强度和韧性越好 温度和湿度：温度和湿度也会影响材 料的力学性能。例如，高温下，材料 的强度可能会降低；而湿度可能导致 材料腐蚀或吸湿膨胀
3
影响材料力学性能的因素
材料的力学性 能受到多种因 素的影响，包
括
影响材料力学性能的因素
测试条件：测试条件(例如加载速度、 环境温度和湿度等)也会对实验结果产 生影响。因此，在进行材料测试时，
需要严格控制这些条件.
应力历史：材料在制造或使用过程中 所经历的应力历史也会对其力学性能 产生影响。例如，反复加载和卸载会
材料拉伸时的力学性能
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
0
材料力学
两个塑性指标:
断后伸长率 l1 l0 100 % 断面收缩率 A0 A1 100 %
l0
A0
5% 为塑性材料 5% 为脆性材料
低碳钢的 20 —30% 60% 为塑性材料
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
三 卸载定律及冷作硬化
b
材料力学
对于没有明 显屈服阶段的塑 性材料，用名义 屈服极限σp0.2来 表示。
p0.2
o 0.2%
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力 应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现 象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。 为典型的脆性材料。
bt
o
σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是 衡量脆性材料（铸铁）拉伸的 P
b
a c s
o
明显的四个阶段
2、屈服阶段bc（失去抵
f 抗变形的能力）
s — 屈服极限
3、强化阶段ce（恢复抵抗 变形的能力） b — 强度极限 4、局部径缩阶段ef
1、弹性阶段ob E 胡克定律
P — 比例极限 E—弹性模量（GN/m2）
e — 弹性极限
E tan
材料力学
材料力学
材料力学
材料拉伸时的力学性能
力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方 面所表现出的力学特性。
一 试 件 和 实 验 条 件
材料力学
常 温 、 静 载
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
材料力学
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
拉伸性能指标解读
拉伸性能指标解读拉伸性能是材料力学性能中的重要指标之一，用于评估材料抵抗拉伸力的能力。
它通过拉伸试验来测量材料在拉伸过程中的变形行为和破坏特性。
拉伸性能指标主要包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等。
屈服强度是材料在拉伸试验过程中，应力-应变曲线上的一个特定点，表示材料开始产生塑性变形的能力。
在材料受拉伸力作用下，原来的晶粒结构开始发生滑移和形变，屈服强度是材料开始变形的阈值。
较高的屈服强度意味着材料的韧性好，具有较高的抵抗变形的能力。
抗拉强度是材料在拉伸试验中达到最大应力时的强度指标，表示材料在拉伸过程中抗拉应力的能力。
抗拉强度越高，材料的耐拉性能就越好。
抗拉强度是评价材料用于承受拉伸载荷的能力的关键参数，特别适用于强度要求较高的工程应用。
伸长率是衡量材料在拉伸过程中塑性变形程度的指标，表示材料在断裂前可以延长的百分比。
伸长率越大，材料的可以承受更大的拉伸变形，具有良好的延展性和可塑性。
伸长率的大小与材料的成分、晶粒尺寸、形变速率以及温度等因素有关。
比如，冷轧钢具有较高的伸长率，而铸造钢的伸长率则较低。
断面收缩率是材料断裂时剩余断面与原断面面积的比值，表示材料在断裂时的收缩程度。
断面收缩率的数值越大，说明材料的塑性变形越显著，能量吸收能力越高，断裂后剩余截面的面积越小。
断面收缩率往往与伸长率成反比，即材料的伸长率越大，断面收缩率就越小。
除了以上几个常见的拉伸性能指标，还有一些其他指标也可以用来评价材料的拉伸性能，如杨氏模量、泊松比等。
杨氏模量也被称为弹性模量，用于描述材料的刚性程度，即在拉伸力作用下，材料的形变程度。
泊松比则是材料在拉伸过程中横向收缩与纵向变形之间的比率，用于描述材料的变形特性。
在工程实践中，了解和评估材料的拉伸性能对于材料的选用和设计具有重要意义。
不同的材料具有不同的拉伸性能，根据具体应用需求和要求选择适合的材料，可以提高材料的使用寿命和安全性能。
同时，通过改变材料的处理方式、调整成分比例等方法，也可以改善材料的拉伸性能，提高材料的工程性能。
金属材料力学性能第一章材料的拉伸性能
e
We = e ε e / 2 = e2 / (2E)
0
εe
ε
制造弹簧的材料要求高的弹性比功：（ e
大 ，E 小）
四 弹性不完整性
1、滞弹性 (弹性滞后)
----在弹性范围内 快速加载或卸载后, 随时间延长产生附 加弹永生应变的现 象。
加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成
一封闭回线 ------ 弹性滞后环
s = Fs / A0
对于拉伸曲线上没有屈服平台的材料，塑性 变形硬化过程是连续的，此时将屈服强度定义 为产生0.2% 残余伸长时的应力，记为σ0.2
s = σ0.2 = F0.2 / A0
抗拉强度b：
定义为试件断裂前所能承受的最大工程 应力，以前称为强度极限。取拉伸图上的最大 载荷，即对应于b点的载荷除以试件的原始截 面积，即得抗拉强度之值，记为σb
无机玻璃、陶瓷以及一些处于低温下的 脆性金属材料，在拉伸断裂前只发生弹性变形， 而不发生塑性变形，其拉伸曲线如图1-3(a)所 示。
➢ 在拉伸时，试件发生轴向伸长，也 同时发生横向收缩。将纵向应变el 与 横(径)向应变er之负比值表示为υ，即 υra=t-ioe)r/,e它l ，也是υ 称材料为的波弹桑性常比数(P。oisson’s
外力作用下，产生变形，这种变形在外力去除时随即消失 而恢复原状。 2. 特性： 1） 可逆性：外力去除时，变形消失，恢复原状。 2） 单值线性关系：应力与应变呈单值线性关系。（OE段） 3） 弹性变形量比较小，一般小于1%。 3. 实质： 金属材料弹性变形是其晶格中原子自平衡位置产生可逆位移 的反映。
1
2´
30.1
24.0
0
4
8.5
ε
17.8
影响材料拉伸性能试验的几大技术因素机械基础
影响材料拉伸性能试验的几大技术因素屈服强度σs､抗拉强度σb等参数是金属材料最富代表性的力学性能指标,是工程设计､机械制造的主要依据,这类力学性能指标的分析和研究对于从事基础理论研究和分析工程事故具有非常重要的意义｡一､影响材料拉伸试验强度的因素:1.温度效应随着试验温度的升高, 金属材料的σs(σ0.2)显著降低｡例如低碳钢材料,随着试验温度升高,其屈服强度σs相应降低且屈服平台的长度逐渐缩短,直至某一温度屈服平台消失,σs不复存在;由于温度升高使材料的晶界由硬､脆转变为软､弱,使其抗力降低,因此,材料的σb在宏观上也随试验温度的变化而改变｡2. 加载速率效应材料的屈服点随加载速率的增大而提高;室温条件下,拉伸速度对强度较高的金属材料的σb 无影响,而对强度较低的､塑性好的金属材料有微小的影响｡拉伸时加载速率增大,σb有增高的趋势｡在高温下,拉伸加载速率对σb有显著的影响｡3.试验条件及试样工艺效应金属材料处于有害的介质环境时,试样的屈服点降低｡试样的表面粗糙度对屈服点也有影响,特别是对塑性较差的金属材料有较大的影响,有使屈服点降低的趋势｡4. 偏心效应由于试验机的加载轴线与试样的几何中心不一致,所以严格的轴向荷载(图1(a))是很难获得的,这就造成了试验机偏心加载､产生弯曲而引入测试误差｡考虑同轴度的影响,试样受｡如图1(b)所示｡其中,几何同轴度为e､力的同轴度为α图15.试验刚度效应在创恒实验室的材料的拉伸试验中,试验系统可视为试验机机身､夹具-加载系统和试样三部分构成的“可变形的试验系统”｡显然,试验机机身的刚度､夹具-加载系统的刚度和受拉试样的抗拉刚度共同构成了“试验系统”的刚度｡所以,试验机的弹性变形､夹具-加载系统的工作状态和试样本身的变形都会对试验产生影响,即试验刚度在一定程度上会影响试样的试验强度指标｡在实践中,不同刚度的试验机实测对比结果也反映了试验刚度对材料试验强度的影响｡二､结论1. 遵循规范､仔细操作､认真分析､将各种技术因素对材料试验强度的影响最小化2. 使用符合要求的试样,保证加载的对中度,尽量使用气动或液压夹具,减少偏心效应的影响｡3. 试验刚度随荷载P的增加而逐渐减小,试验的刚度也与试样的尺寸和材料弹性模量有关｡。
拉伸性能实验报告
拉伸性能实验报告
本次实验旨在测试材料的拉伸性能。
实验采用了标准拉伸试验方法，对不同材料进行了拉伸测试。
实验结果表明，不同材料的拉伸性能存在着显著的差异。
实验材料：本次实验选取了三种材料进行测试，分别为聚酰亚胺薄膜、聚乙烯塑料膜和铝合金板材。
实验设备：拉伸试验机、计算机、测量仪器等。
实验方法：将样品夹在拉伸试验机上，先进行预拉伸，然后施加拉伸力，记录样品在拉伸过程中的应变和应力数据，绘制应力应变曲线。
实验结果：
1.聚酰亚胺薄膜：在拉伸过程中表现出极高的拉伸强度和模量，表现出了良好的耐热性和化学稳定性。
2.聚乙烯塑料膜：在拉伸过程中表现出较低的拉伸强度和模量，但表现出了较好的延展性和耐冲击性。
3.铝合金板材：在拉伸过程中表现出较高的拉伸强度和模量，但表现出较低的延展性和韧性。
结论：不同材料的拉伸性能存在着显著的差异，应根据具体应用需求选择合适的材料。
025材料在拉伸和压缩时的力学性能解析
025材料在拉伸和压缩时的力学性能解析材料在拉伸和压缩时的力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
这些性能参数包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂强度等，这些性能参数反映了材料在受力过程中的力学行为。
材料在拉伸和压缩时的力学性能可以通过应力-应变曲线来分析。
应力-应变曲线可以描述材料在受力作用下的应变和应力之间的关系。
根据应力-应变曲线的不同形状，可以得到不同的力学性能。
材料在拉伸时的力学性能：1. 弹性模量（Young's modulus）：弹性模量是指材料在拉伸过程中的应变与应力之间的比例关系。
弹性模量越大，材料的刚度越高，抗拉性能越好。
2. 屈服强度（Yield strength）：屈服强度是指材料开始发生塑性变形的应力值。
材料的屈服强度越高，具有越好的抗拉性能。
3. 延伸率（Elongation）：延伸率是指材料在拉伸过程中的长度增加量与原始长度之比。
延伸率越高，材料的延展性越好。
4. 断裂强度（Tensile strength）：断裂强度是指材料在拉伸过程中的最大应力值。
断裂强度越高，材料的抗拉性能越好。
材料在压缩时的力学性能：需要注意的是，材料在拉伸和压缩时的力学性能往往不完全对称。
在一些材料中，其拉伸性能表现较好，而压缩性能较差，或者压缩性能表现较好，而拉伸性能较差。
因此，在设计工程结构和选择材料时，需要综合考虑材料在拉伸和压缩时的力学性能。
总之，材料在拉伸和压缩时的力学性能对于材料的应用和工程设计具有重要影响。
通过分析材料的弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂强度等性能参数，可以更好地了解材料的力学行为，为材料选择和工程设计提供指导和参考。
材料力学性能1
②各晶粒塑性变形的相互制约与协调
原因：各晶粒之间变形具有非同时性。
要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导 致晶体分裂） 条件：独立滑移系5个。（保证晶粒形状的自由变 化）
3 形变织构和各向异性
（1）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈 择优取向的组织。 丝织构：某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉 拔时形成） （2）类型 板织构：某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋 于平行于主变形方向。（轧制时形成）
长时间回火处理: 钢: 300~450℃, 铜合金:150~200 ℃
2、弹性滞后
---- 非瞬间加载条件下的弹性后效。 加载和卸载时的应力应变曲线不重合 形成一封闭回线 ------ 弹性滞后 环
0
e
物理意义
• 加载时消耗的变形功大于卸载时释放的变形功。 或，回线面积为一个循环所消耗的不可逆功。 • • 这部分被金属吸收的功，称为内耗。 ⑵循环韧性 若交变载荷中的最大应力超过 金属的弹性极限，则可得到塑性滞后环。
b
均匀变形阶段
典型的应力-应变曲线
s= 0.2 淬火高碳钢、 玻璃、陶 瓷 正火、调质 退火的碳 素结构钢、 低合金结 构钢
有色金属、经 冷变形的钢、 经低中温回 火的结构钢
s
（ a）
e
（ b）
e
（c）
e
高锰钢、铝青铜、 锰青铜
冷拔钢丝、 受强烈硬 化的材料
b 纯铜、纯铝
（ d）
2）屈服点 呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样 在外力不增加(保持恒定)仍能继续伸长 时的应力称为屈服点，记为σs； 3）上屈服点
试样发生屈服而力首次下降前的最大应 力称为上屈服点，记为 4）下屈服点 当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验 力第一次发生下降）时屈服阶段中的最小应力 称为下屈服点，记为σsl
材料在拉伸与压缩时的力学性能
形状尺寸 试件的 加工精度
试验条件 国家标准规定《金属拉伸试验方法》（GB228-87）
试验仪器：万能材料试验机；变形仪（常用引伸仪）
l
5d 10d
试验方法 —— 拉力 P 从 0 渐增
标距 l 的伸长 随l 之渐增
得 p 曲l 线（拉伸图）
高度/直径 =1.5 – 3 ➢1．低碳钢压缩时的曲线
❖ 屈服前与拉伸时大致相同 ➢2．铸铁压缩时的曲线
❖ 较小变形下突然破坏，破坏断面约45度
机械设计基础
为使材料的性能同几何尺寸无关：
〈将 p 除以 A〉 = 名义应力 〈将伸长 除以标距 〉= 名义应变
从而得 应力应变图，即
曲线
❖ 弹性阶段 —— ❖ 屈服阶段 —— ❖ 强化阶段 ——
p σ
E ε tan
s
❖ 颈缩阶段 ——
b
• 伸长率 —— l1 l 100 %
l • 截面收缩率 —— A A1 100%
机械设计基础
材料在拉伸与压缩时的力学性能
❖ 由来—— 弹簧: 力小时,正比关系 力过大,失去弹性
郑玄-胡克定律 反映的只是一个阶段的受力性能 ❖ 现在要研究
理论上——用简单描述复杂 工程上——为（材料组成的）构件当好医生
1、 低碳钢拉伸时的力学性能 （含碳量<0.3%的碳素钢）
服极限，表示为 0.2
2）脆性材料 （铸铁）
铸铁拉伸时的力学性能： 1）应力—应变关系微弯曲线，没有直线阶段 2）只有一个强度指标 3）拉断时应力、变形较小
结论——脆性材料 处理——以 O-A 割线的斜率作为弹性模量
A为曲线上1/4点
3、材料在压缩时的力学性能 ❖ 避免被压弯，试件一般为很短的圆柱
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。
高分子材料的拉伸性能测试
高分子材料的拉伸性能测试《高分子材料的拉伸性能测试》实验指导书一、实验目的1、测试热塑性塑料弯曲性能。
2、掌握高分子材料的应力―应变曲线的绘制。
4、了解塑料抗张强度的实验操作。
二、实验原理拉伸试验是材料最基本的一种力学性能试验方法，可以得到材料的各种拉伸性能，包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、伸长率、应力-应变曲线等。
拉伸试验是指在规定的温度、湿度和试验速度下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏，此时材料的性能指标如下：1.拉伸强度为：(1)式中σ--拉伸强度，mpa;p---毁坏载荷（或最小载荷)，n;b---试样宽度，cm;h---试样厚度，cm.2.拉伸破坏(或最大载荷处)的伸长率为：(2)式中ε---试样弯曲毁坏(或最小载荷处)伸长率，%;δl0-毁坏时标距内弯曲量，cm;l0---测量的标距，cm,3.弯曲弹性模量为：(3)式中et---弯曲弹性模量，mpa；δp―荷载-变形曲线上初始直线段部分载荷量，n；δl0―与载荷增量对应的标距内变形量，cm。
4.弯曲形变-快速反应曲线如果材料是理想弹性体，抗张应力与抗张应变之间的关系服从胡克定律，即：σ=eε式中:e－杨氏模量或拉伸模量；σ－应力；ε－应变聚合物材料由干本身长链分子的大分子结构持点，并使其具备多重的运动单元，因此不是理想的弹性体，在外力作用下的力学犯罪行为就是一个僵硬过程，具备显著的粘弹性质。
弯曲试验时因试验条件的相同，其弯曲犯罪行为存有非常大差别。
初始时，形变减少，快速反应也减少，在a点之前形变与快速反应成正比关系，合乎胡克定律，呈圆形理想弹性体。
a点叫作比例极限点。
少于a点后的一段，形变减小，快速反应仍减少，但二者不再成正比关系，比值逐渐增大；当达至y点时，其比值为零。
y点叫作屈服点。
此时弹性模最对数为零，这就是一个关键的材料持征点。
对塑料来说，它就是采用的音速。
如果再继续弯曲，形变维持维持不变甚至还可以上升，而快速反应可以在一个相当大的范围内减少，直到脱落。
材料拉伸时的力学性能
线中的直线部分都很短, 因此, 只能认为近似地符合胡克定律。
50º~55º
衡量材料力学性能的主要指标：
比例极限σp: σ ＝Eε, σ-ε关系是线性、弹性的。 弹性模量E: E＝σ/ε, Oa段直线的斜率, 反映材料抵抗弹性变形的能力。 弹性极限σe: 弹性, ab段为非线性。σe与σp数值相近。 屈服极限σs: 材料是否出现塑性变形的重要强度指标。 强度极限σb: 反映材料是否破坏的重要强度指标。 伸长率δ 断面收缩率Ψ
拉力完全卸除后, 应力—应变图中, d'g表示消失了的弹 性变形, 而Od'表示不再消失的塑性变形。
Байду номын сангаас
6) 卸载定律及冷作硬化
卸载后, 如在短期内再次加 载, 则应力和应变大致上沿 卸载时的斜直线d'd变化。 直到d点后, 又沿曲线def变 化。可见在再次加载时, 直 到d点以前材料的变形是弹 性的, 过d点后才开始出现 塑性变形。 比较图中的Oabcdef和d'def两条曲线, 可见在第二次加 载时, 其比例极限(亦即弹性阶段)得到了提高, 但塑性 变形和伸长率却有所降低。这种现象称为冷作硬化。 冷作硬化现象经退火后又可消除。
得出正应力σ; 同时, 把伸长量Δl除以标距的原始长度l, 得到应变ε。以σ为纵坐标, ε为横坐标, 作图表示σ与ε 的关系称为应力－应变图或σ－ε曲线。
1) 弹性阶段 –– Oa段
σ与ε的关系为直线Oa, 应 力σ与应变ε成正比。
σ ∝ε
写成等式
σ = Eε
这就是拉伸或压缩的胡克定律。E为与材料有关的比例
常数, 称为弹性模量。E的量纲与σ相同, 常用单位为
GPa (1 Gpa=109 Pa)
金属5种拉伸性能
金属5种拉伸性能拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。
强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。
材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。
产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS（帕）表示。
工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2 表示。
材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb（帕）表示。
接下来简单介绍了5种相应的拉伸性能。
1、屈服和屈服强度很多结构设计中我们需要确保在施加应力的条件下只会发生弹性形变。
某一个结构或者组件在经历了塑性变形或者说形状发生了永久性的变化之后可能就无法满足其应用的功能要求。
屈服发生的点可以通过应力-应变曲线最初开始偏离线性关系的位置来确定，该点我们有时候称之为弹性极限。
然而该点的精确位置较难测定。
直线与应力-应变曲线弯向塑性变形区间的交点所对应的应力被定义为屈服强度。
对于具有非线性弹性区间的材料来说，不可能使用应变截距的方法，通常将产生某特定程度应变所需的应力定义为屈服强度。
弹性-塑性转变十分明显而且出现非常突然，我们称这种想象为屈服点现象。
在上屈服点处，塑性形变由工程应力的明显下降开始。
形变在某上下范围浮动的应力值之内持续发生，我们称该应力为下屈服点。
接下来应力随着应变的增加而升高。
对于具有这种效应的金属来说，其屈服强度被认为是与下屈服点相关的平均应力值，因为该应力比较明显且对测试过程的敏感性较低。
因此对于这些材料来说，我们没有必要使用应变截距的方法。
2、拉伸强度在屈服发生之后，使金属继续发生塑性形变所需的应力增长到最大值，然后开始下降并最终发生断裂。
拉伸强度就是对应于工程应力——应变曲线最高点的应力值。
该强度对应于构件所能承受的最大拉伸应力。
如果持续施加应力则会发生断裂。
到该点之前，拉伸试样较细部分的形变都是一致的。
材料在拉伸和压缩时的力学性能
表6-3 几种常用材料在常温与静载下的力学性能
6.4.3 工程材料的选用原则
综上所述，根据塑性材料和脆性材料的力学性能，可按照以下思想选择工 程材料。
① 塑性材料适于制作需进行锻压、冷拉或受冲击荷载、动力荷载的构件， 而脆性材料则不能。因为塑性材料的延ห้องสมุดไป่ตู้率大、塑性好，而脆性材料的延伸率 小、塑性差。
图6-14b
(2) 屈服阶段
当材料屈服时，如果试件表面经过磨光，则在光滑的试件表面会出现与轴 线约成 45o 倾角的斜纹，如图6-15a 所示。这种条纹是由于材料的微小晶粒之间 产生滑移而形成的，称为滑移线。考虑到轴向拉伸时，在与杆轴线成 45o 的斜截 面上，剪应力最大，可知屈服现象的出现，与最大剪应力有关。当应力达到屈服 极限时，材料会出现过大的塑性变形，将使构件不能正常工作，所以屈服极限 σs 是衡量材料强度的一个重要指标。低碳钢的屈服极限应力约为σs = 235 MPa，所 以低碳钢又称为 Q235 钢。
① 在应力未超过屈服阶段前，两个图形是 重合的。因此，受压时的弹性模量E、比例极限 σp 和屈服极限 σs 与受拉时相同。
图6-17
② 当应力超过屈服极限后，受压的曲线不断上升，其原因是试件的截面不断 增加，由鼓形最后变成了薄饼形，如图6-17 所示。
由于钢材受拉和受压时的主要力学性能 ( E、σp、σs ) 相同， 所以钢材的力 学性能都由拉伸试验来测定，不必进行压缩试验。
l1 l 100% l
延伸率 δ 是衡量材料塑性的一个指标。低 碳钢的 δ = 25% ~ 27%。
图6-14b
工程中使用的材料种类很多，习惯上根据试件在破坏时塑性变形的大 小，将材料分为塑性材料和脆性材料两类。 δ ≥ 5% 的材料称塑性材料，如 钢、铜、铝等；δ < 5% 的材料的称脆性材料，如铸铁、玻璃、石料、混凝 土等。需要指出的是，材料的力学性能不是固定不变的，随着材料所处条 件的不同，其力学性能可能会发生改变。
塑料拉伸性能的标准
塑料拉伸性能的标准塑料是一种常见的材料，它具有轻质、耐腐蚀、易加工等特点，在各个领域都有着广泛的应用。
而塑料的拉伸性能是评价其质量的重要指标之一。
本文将介绍塑料拉伸性能的标准，以帮助大家更好地了解和评价塑料材料的质量。
首先，塑料的拉伸性能是指在拉伸作用下，塑料材料的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量等指标。
这些指标可以直观地反映出塑料材料在受力时的性能表现。
因此，对于不同类型的塑料材料，其拉伸性能的标准也有所不同。
一般来说，塑料的拉伸性能标准主要包括以下几个方面：1. 抗拉强度，抗拉强度是指材料在拉伸过程中所承受的最大拉力，通常以 MPa （兆帕）为单位。
抗拉强度越高，代表着材料具有更好的抗拉性能，能够承受更大的拉力而不会发生断裂。
2. 断裂伸长率，断裂伸长率是指材料在拉伸断裂时的伸长比例，通常以百分比表示。
断裂伸长率越高，代表着材料具有更好的延展性，能够在受力时发生更大程度的变形而不会立即断裂。
3. 弹性模量，弹性模量是指材料在弹性阶段内的应力-应变关系斜率，通常以GPa（千兆帕）为单位。
弹性模量越大，代表着材料具有更好的刚性和弹性，能够在受力后迅速恢复原状。
4. 断裂韧性，断裂韧性是指材料在拉伸断裂时吸收的能量，通常以 J/m²（焦耳/平方米）为单位。
断裂韧性越高，代表着材料具有更好的抗冲击性能，能够在受力时吸收更多的能量而不会立即断裂。
根据不同的塑料类型和应用领域，上述拉伸性能指标的标准也有所不同。
例如，对于一些需要承受大拉力的工程塑料，其抗拉强度和弹性模量的要求会比较高；而对于一些需要具有良好延展性和抗冲击性的包装塑料，其断裂伸长率和断裂韧性的要求会比较高。
在实际应用中，我们可以通过拉伸试验来测试塑料材料的拉伸性能，从而判断其是否符合相关标准要求。
通过合理的试验方案和测试方法，可以准确地评估塑料材料的拉伸性能，为产品设计和选材提供重要参考依据。
总之，塑料的拉伸性能标准是评价其质量的重要指标，通过对抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量、断裂韧性等指标的测试和评估，可以更好地了解塑料材料的性能表现，为相关领域的应用提供科学依据。
材料拉伸知识点总结
材料拉伸知识点总结一、材料拉伸的概念材料的拉伸是指将材料沿着其长度方向施加外力，使其受到拉力而发生变形的过程。
在拉伸过程中，材料会发生延伸、变形和断裂等现象。
材料的拉伸性能直接影响到材料的工程应用，因此对材料的拉伸性能进行研究具有重要的意义。
二、材料拉伸的力学性质1. 弹性模量弹性模量是材料在受到拉力时，在弹性范围内所表现的抗拉性能。
它是材料在拉伸过程中产生弹性变形的能力的量度。
弹性模量越大，材料的抗拉性能越好。
2. 屈服强度材料受到拉力作用时，在允许弹性变形的情况下所能承受的最大拉力。
超过这一点之后，材料将出现塑性变形，即产生塑性流动。
屈服强度是材料抗拉性能的一个重要指标。
3. 断裂强度材料在拉伸过程中最终发生断裂的强度。
断裂强度是材料抗拉性能的一个重要指标，可以用来评估材料的结构强度和安全性。
4. 延伸率材料在拉伸过程中产生塑性变形的能力。
通常用百分数来表示，即拉伸前后的长度差除以拉伸前的长度乘以100%。
延伸率越大，材料的抗拉性能越好。
5. 断裂伸长率材料在拉伸断裂之前的延伸率。
断裂伸长率是一个重要的拉伸性能指标，反映了材料的延伸性能。
三、材料拉伸的影响因素1. 材料的组织结构材料的晶粒大小、晶粒形状、晶粒方向等组织结构对材料的拉伸性能有重要影响。
通常情况下，晶粒越小、结构越致密，材料的拉伸性能越好。
2. 材料的成分材料的化学成分对其拉伸性能有很大的影响。
不同的合金元素、杂质元素会改变材料的晶体结构、力学性能和抗拉性能。
3. 加工工艺材料的热处理、冷加工、热轧、冷轧等加工工艺会影响材料的晶粒大小、晶格位错密度以及晶粒形状，进而影响材料的拉伸性能。
4. 温度温度对材料的塑性变形、断裂性能、晶界强度等方面都有影响。
通常情况下，升高温度会使材料的延伸性能增加，但断裂性能降低。
5. 拉伸速度拉伸速度会影响材料的延伸率、延伸速度敏感性、屈服强度等性能。
通常情况下，拉伸速度越大，材料的延伸率越小，延伸速度敏感性越大。
材料的拉伸性能2..
1.1 前言 1、拉伸性能: 通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变 硬化和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力 学性能。
2、拉伸性能的作用、用途： a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要 依据之一。 b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、 断裂性能。 （研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能 时，都要测定材料的拉伸性能）
图1-2 低碳钢的工程应力一工程应变曲线
拉伸图
拉伸曲线
拉伸图----加载后标距间的长度变化量l 载荷P关系曲线 拉伸曲线----应力应变曲线 工程应力――载荷除以试件的原始截面积 即得工程应力，σ=P／A0 工程应变――伸长量除以原始标距长度即 得工程应变e，e=Δl／l0
Stress (MPa)
ss 92.9arcsinh(2.81103 Z 0.179 )
ds 92.9arcsinh(9.14 104 Z 0.208 )
103 0.195 exp(2.021104 / RT )
Predicted Data Experimental Data
半组合式曲轴的制造工艺过程：
曲拐的制造
浇铸钢锭
顶锻镦粗
拔 长
开坯成型
弯锻曲拐
压扁精整
热处理
轴颈的制造 浇铸钢锭
机加工
开坯成型
曲拐毛坯
锻造
机加工
主轴毛坯
曲拐毛坯 曲拐的组合 主轴毛坯
加热红套
精加工
曲轴锻造的核心技术 曲拐形状复杂， 尺寸大，是生产曲轴 的关键，实际上，半 组合曲轴毛坯的制造 关键就是曲拐毛坯的 锻造成形技术。
2.拉伸实验中注意的问题
a. 拉伸加载速率较低,俗称静拉伸试验。 d / dt 1 ~ 10 MPa / s
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材料的分类
按材料成分：
1. 金属材料：纯金属及其合金。合金是由两种或两
种以上元素组成，其中至少有一种为金属元素组
成具有金属性的材料。金属性的关键特征是具有
正的电阻温度系数，这是由于它的导电是自由电
子的运动所决定的。
钢铁材料(黑色金属)
钢 铸铁
非铁金属材料(有色金属)
轻金属 Al Mg Ca Na … 贵金属 Ag Au Pb Rb Ir
压缩
剪切
弯曲
力学性能
第三章 材料的断裂（4学时）
断裂：固体材料在力的作用下变形，超过其 塑性极限而呈现完全分开的状态称为断裂．
力学性能
第四章 材料的疲劳性能（4学时）
材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤 而引起的断裂现象，称为疲劳。
第五章 材料的磨损性能（4学时）
当两个工件相对运动(滑动、滚动)时,就产生磨 擦—磨损, 因磨损而降低机器效率、精度、甚至失 效事故。
原子结构
电子结构和化 学键性质
内因
凝聚态结构
晶体或非晶体，晶 体点缺陷或线缺陷
外因多晶体晶界、 多相材料相 界、形态、 大小、分布、 组织缺陷和
裂纹
试样尺寸和形状
5. 材料性能的测试
❖ 对材料性能的研究建立在实验的基础上，而所有在 产品设计或材料选择的实践活动中，所需参考的性 能数据都必须是由试验测试得到的。
力学性能 物理性能
热学性能 磁学性能
电学性能 光学性能
材料的性能
力学性能
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温 度、介质等)时，在外力或能量作用下表现出来的变 形和破坏的特征。
材料的主要力学性能有：
• 材料的拉伸 • 材料在其它静载下的力学性能 • 材料的断裂
• 材料的疲劳性能 • 材料的磨损性能
力学性能
第一章 材料的拉伸性能（6学时）
•弹性变形—受力作用后产生变形，卸除载荷后，变形消失 •塑性变形--卸除载荷后，试样会保留一部分残余变形 •断裂
第二章 材料在其他静载下的力学性能 （4学时）
❖ 机器零件或建筑结构实际上往往承受不同形式和大小的外力， 其内部的应力状态一般也是十分复杂的，仅采用单向静拉伸那 样的力学性能试验，并不能完全反映材料在不同应力状态下所 表现的弹性变形、塑性变形以及断裂行为等性能特点． 扭转
石 墨 炸 弹
材料的性能
第八章 材料的磁学性能（4学时）
磁性是物质的一种重要的属性。从微观粒子到
宏观物体，到宇宙天体，无不具有某种程度的磁性
。 磁悬浮列车
指南车
电磁炉
隐身飞机
材料的性能
第九章 材料的光学性能(4学时)
光学材料被人们广为利用，与材料的光学性能有关。 材料对可见光的不同吸收和反射性能使我们周围的世界 呈现五光十色。
材料的分类 按材料成分：
3. 陶瓷材料：一种或多种金属氧化物或其他化合物。
广义陶瓷(特种陶瓷)：金属与氧、碳、氮、硅等化 合物
材料的分类 按材料成分：
材料的分类 按材料成分：
4. 复合材料：两种或两种以上性质不同的材料组合 起来的一种固体材料。
第三节 学习目的
❖ 掌握一些性能的基本概念及影响各种物性的因素 ❖ 熟悉其测试方法及其分析方法 ❖ 初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方
激光晶体
LED
液晶显示屏
包括吸收﹑反射﹑折射﹑透射﹑漫反射﹑偏振
3.决定材料性能的实质
❖ 构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料 的元素种类以及各自占有的比例。
❖ 材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元 素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工 过程有密切的关系。
4. 材料性能的影响因素
总评成绩=平时成绩（30%）+期末考试成绩（70%）
1.1 引言
第一节 材料的性能
材料的性能是指材料的性质和功能。 性质是本身所具有的特质或本性；功能是 人们对材料的某种期待与要求可以承担功效， 以及承担该功效下的表现或能力。
1. 材料性能研究的意义
终极目标
应用 性能达到要求
经济性
2. 材料性能的划分
重金属 Cu Ni Pb Sn Zn … 稀有金属 Zr Ti Nb …
稀土金属 Re(Y Nd …)
放射性金属 Ra U Th …
材料的分类
Periodic table of the elements with those elements that are inherently metallic in nature in color.
齿
轮
轴
承
刀 具
材料的性能
第六章 材料的热学性能（4学时）
材料在使用过程中，将对环境温度作出响 应，表现出不同的热学性能，包括热容、热膨 胀、热传导、热稳定性等。
膨胀蛭石板材
岩棉管
玻璃棉
膨胀珍珠岩板材 矿物棉保温制品
材料的性能
第七章 材料的电学性能（6学时）
材料的电学性能是材料性能的重要组成部分。电子 技术﹑传感技术﹑自动控制﹑信息传输等许多新兴领域 的发展，对材料在电学性能方面提出了新的要求。
教材选择
21世纪全国高等院校材料类创 新型应用人才培养规划教材 专业面拓宽，成为适应新形势 需要的综合性教材 该教材的编排更加生动活泼， 体现时代性和新颖性
参考教材: 【1】张帆编著，材料性能学，上海交通大学出版社，2009
【2】王从曾编著，材料性能学，北京工业大学出版社，2007
课程考核与成绩评定
❖ 性能测试试验对所采用的试样﹑试验仪器﹑试验步 骤﹑试验结果处理等均应典型化﹑规范化。
第二节 材料的分类
按材料用途（性能）
工程材料：主要利用其力学性能制作结构件。
建筑材料
结构材料
工具材料
功能材料：主要利用其物理、化学性能或效 应制作具有特定功效的器件。
半导体材料 磁性材料 激光材料
热电材料
光电材料 声电材料
案的能力
开课前调查
1. 你是否打算考研？是本专业方向还是其它 专业方向？
2. 到目前为止，你对大学所学的课程哪门最 感兴趣?
3. 你喜欢所学的专业？喜欢哪种授课方式？ 4. 你希望通过本课程的学习在哪方面有所提
材料的分类 按材料成分：
2. 高分子材料：有机聚合物。 塑料：聚乙烯 聚氯乙稀 聚丙烯 ……
橡胶：天然橡胶 合成橡胶 纤维：聚酰铵纤维 聚胺纤维 聚氯乙烯纤维
材料的分类 按材料成分：
2. 高分子材料：有机聚合物。
热塑性塑料：尼龙 聚乙烯 聚氯乙稀 聚丙烯 …… 热固性塑料：树脂 聚氨酯 …… 弹性材料：天然橡胶 合成橡胶