材料的拉伸与压缩实验

O
扭转实验机
6. 低 碳 钢 扭 转 实 验
低 碳 钢 扭 转 实 验
现象：低碳钢扭转时,沿横截面发生破坏。
原因分析：低碳钢为塑性材料，塑性材
料抗剪能力差，圆轴扭转时，横截面上 的切应力最大，因此,圆轴扭转时沿横截 在发生剪切破坏。
7. 铸 铁 扭 转 实 验
铸 铁 扭 转 实 验
现象：铸铁圆柱试件扭转时,破坏发生
在与轴线约成45°的螺旋面上。
原因分析：铸铁为脆性材料，脆性材料
抗拉能力差，圆轴扭转时，在与轴线约 成45°的螺旋面上拉应力最大，因此,铸 铁圆柱试件产生破坏的原因为最大拉应 力。
8. 铆 钉 的 剪 切 实 验
铆
钉
的 双 剪
切 实
验
铆
钉
的 挤 压 实 验
其它实验
• 冲击实验 • 硬度实验 • 疲劳实验
sp
A
D(ss下)
a
ElastiBiblioteka Baidu region yielding Strain hardening
necking
e
Elastic behavior
Plastic behaivor
2).真实应力应变与名义应力应变关系曲线的比较
s
sb
C(ss上)
ss
se
B
sp
A
D(ss下)
E(sb)
G
a
Elastic region yielding Strain hardening
4. 低碳钢压缩时的力学性能
低碳钢压缩后的变形
低 碳 钢 压 缩 实 验
低碳钢压缩时的力学性能
比 例 极 限 sp ， 屈 服 s 点 ss ， 弹 性 模 量 E
基本与拉伸时相
同，屈服阶段以
后，试样越压越 扁，横截面积不断
ss
增大，试样抗压能
力也继续增高，但
不会断裂，因而得
不到压缩时的强度
e
•强度极限为铸铁拉断时的 s 最大应力 ——抗拉强度sb
脆性材料唯一的拉伸强度性 能指标
sb
e
▪ 应力与应变不成比例，无
O
屈服、颈缩现象，变形很
小且sb很低。
材料的破坏形式
• 塑性屈服 • 脆性断裂 • 材料的破坏形式不仅与材料的性质有关,还与材
料受力状态、加载方式、温度等有关
3 其它材料拉伸时的力学性能
e
变形前后的比较
变低碳钢受拉时的强度指标和塑性指标
• 强度指标: 屈服极限, 强度极限 • 塑性指标: 延伸率, 截面收缩率 • 材料分类: 塑性材料, 脆性材料
2. 铸铁的拉伸实验
铸铁的拉伸试件
拉伸破坏后的变形情况
铸 铁 的 拉 抻 实 验
❖破坏形式：沿横截面的断裂，断口 与轴线垂直
铸铁拉伸时的力学性能
necking
e
Elastic behavior
Plastic behaivor
3) 材料的静载强度指标
s
sb
ss
C
B A
F1(F) E
a
O
ep
O1 O2
ee
ss——塑性材料正常工作所
能承担的最大应力
sb——材料所能承担的极限
应力
G
4)卸载定律及冷作硬化
冷作硬化现象提高了材 料的比例极限而降低了 材料的塑性性能。
a
O
Elastic region yielding
屈服应力(yielding stress)：下屈服点所 对应的应力值。
e
Elastic behavior
c)强化阶段(DE) ：
应力与应变同时增加，但不成比例，材料恢复抵抗变
s
形的能力。此时所产生的变形仍以塑性变形为主，试
件标距长度明显增加，直径明显缩小(但均匀）。
许用应力
1、极限应力： 2、许用应力：
s jx s s ,s 0.2,s b
s s jx
n
3、安全系数n ： 给构件一定的强度储备
安全系数
1 理论分析的精度与实际情况简化的精度 2 构件的重要程度 3 材料的性质 4 载荷的性质
液压万能材料实验机
实 验 机 夹 头
实验条件
• 常温(20℃)；静载（极其缓慢地加载）
• 材料在常温、静载下的拉伸实验是最基本 的实验，也是最重要的实验。通过拉伸实 验可以得到材料许多重要的力学性质
1. 低 碳 钢 的 拉 伸 实 验
低碳钢试件
低 碳 钢 的 拉 伸 实 验
低碳钢拉伸过程中到达局部颈缩后的变 形情况
E
sb
C(ss上)
ss
se
B
A
sp
D(ss下)
极限应力 ：强化阶段最高点 (E点)所对应的应力，又称
强度极限sb
。
a
Elastic region yielding Strain hardening
e
Elastic behavior
d)颈缩破坏阶段 (EG) s
sb
E(sb)
G
C(ss上)
ss
se
B
低碳钢(C≤0.3%)拉伸时的应力-应变关系曲线
s
1)应力—应变曲线的四个阶段 及相应特征指标
a)弹性阶段(OAB)
se
B
sp
A
a
O
Elastic region
OA段： E e tana
s
—应力与应变呈线性
关系(胡克定律)
AB段：应力与应变呈非线性。
sp(A点) ——材料的比例极限 se(B点) ——材料的弹性极限
e
Elastic behavior
b).屈服(流动)阶段(BD)
屈服：应力基本不变，应变显著增加的现象。
s
特点：有明显塑性变形（plastic deformation)，在光滑 试样表面，沿与轴线成 45o方向有滑移线。
C(ss上)
ss(C、D点) ——屈服点(应力)
sses
B
sp
A
D(ss下) 屈服阶段最高(低)点所对应的应力,分 别称为上(下)屈服点(应力)。
极限。
O
5. 铸铁压缩时的力学性能
铸 铁 压 缩 实 验
铸铁压缩时的力学性能
sc ——抗压强度 s
sc
破坏断面与轴线大致成 45o~55o，表明试样沿截 面因相对错动而破坏即
切应力引起断裂
sc=4~5sb，铸铁
抗压性能远远大 sb 于抗拉性能，断
裂面为与轴向大
致 成 45o ～ 55o 的
e
滑移面。