材料力学实验虚拟仿真

铸铁拉伸时的力学性能
•强度极限为铸铁拉断时的 最大应力 ——抗拉强度sb 脆性材料唯一的拉伸强度性 能指标
s
sb e
应力与应变不成比例，无 屈服、颈缩现象，变形很 小且sb很低。
O
3. 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 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 O 极限。
低碳钢的拉伸实验 铸铁的拉伸实验 低碳钢的压缩实验 铸铁的压缩实验 低碳钢的扭转实验 铸铁的扭转实验 铆钉的剪切实验
液压万能实验机
实 验 机 夹 头
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
低碳钢(C≤0.3%)的拉伸时应力应变关系曲线 (stressstrain diagram under tension)
s
sb
C(ss上)
E(sb)
G
ss se sp
a
D(ss下)
B
A
Elastic region yielding
Elastic behavior
Strain hardening necking Plastic behaivor
e
2).真实应力应变与名义应力应变关系曲线的比较
Comparison of conventional and true stress-strain diagrams
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。
源自文库
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。
7. 铆 钉 的 剪 切 实 验
铆 钉 的 双 剪 切 实 验
铆 钉 的 挤 压 实 验
s
sb
C(ss上) E(sb)
G
ss se sp a
D(ss下)
B
A
Elastic region yielding
Elastic behavior
Strain hardening Plastic behaivor
necking
e
ss——塑性材料正常工作所
3) 材料的静载强度指标
能承担的最大应力
sb——材料所能承担的最大
应力
s
sb
F1(F) E C B A G
ss
4)冷作硬化现象 (卸载定律) 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
ep
O1 O2
e
ee
变形前后的比较
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
ss
e
4. 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
破坏断面的法线与轴线 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 O 滑移面。
e
扭 转 实 验 机
5. 低 碳 钢 扭 转 实 验
低 碳 钢 扭 转 实 验
现象：低碳钢扭转时,破坏发生在横截
面上。
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。
6. 铸 铁 扭 转 实 验
铸 铁 扭 转 实 验
C(ss上)
s
ss(C、D点) ——屈服点(应力) Yielding point (stress)
D(ss下)
ss se sp a
O
B
A
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)。 屈服应力(yielding stress)：下屈服点所 对应的应力值。
Elastic region yielding
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)(elastic region) OA段：E=s /e =tana —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，但力消失, 变形也消失
se sp a
O
A
B
sp(A点) ——材料的比例极限(proportional limit) se(B点) ——材料的弹性极限(elastic limit)
Elastic region
Elastic behavior
e
b).屈服(流动)阶段(BD)Yielding region 屈服：应力基本不变，应变显著增加的现象，称为屈服 （流动）现象。 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。
强化阶段最高点所对应的应力。
C(ss上)
ss se sp a
A
D(ss下)
B
强度极限sb 又称为名义应力 或工程应力engineering stress
Elastic region yielding
Elastic behavior
Strain hardening
e
试样的变形集中在某一局部区域， d)颈缩破坏阶段 该区域截面收缩，产生颈缩现象。 (EG)necking region：
Elastic behavior
e
c)强化阶段(DE)strain hardening region：
s
sb
应力与应变同时增加，但不成比例，材料恢复抵抗变 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）。
E
极限应力ultimate stresssb(E点)：