1、進入網絡實驗室第一章材料的拉伸性能進入網絡實驗室1.1 前言1、拉伸性能: 通過拉伸試驗可測材料的彈性、強度、延性、應變硬化和韌度等重要的力學性能指標，它是材料的基本力學性能。2、拉伸性能的作用、用途：a.在工程應用中，拉伸性能是結構靜強度設計的主要依據之一。b.提供預測材料的其它力學性能的參量，如抗疲勞、斷裂性能。 （研究新材料，或合理使用現有材料和改善其力學性能時，都要測定材料的拉伸性能）進入網絡實驗室3、本章內容實驗條件： 光滑試件室溫大氣介質 單向單調拉伸載荷研究內容： 測定不同變形和硬化特性的材料的應力-應變曲線和拉伸性能參數。了解不同材料的性質進入網絡實驗室1.2 1.2 拉伸試驗

2、拉伸試驗1. 拉伸 試件的形狀和尺寸常用的拉伸試件:為了比較不同尺寸試樣所測得的延性,要求試樣的幾何相似，l0A01/2要為一常數其中A0為試件的初始橫截面積。光滑圓柱試件:試件的標距長度l0比直徑d0要大得多；通常，l0=5d0或l0=10d0板狀試件:試件的標距長度l0應滿足下列關系式：l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ； 具體標準：GB 639786進入網絡實驗室進入網絡實驗室2.拉伸實驗中注意的問題a. 拉伸加載速率較低,俗稱靜拉伸試驗。嚴格按照國家標準進行拉伸試驗，其結果方為有效，由不同的實驗室和工作人員測定的拉伸性能數據才可以互相比較。b. 拉伸試驗機帶有自動記錄或繪

3、圖裝置，記錄或繪制試件所受的載荷P和伸長量l之間的關系曲線;sMPadtd/101/進入網絡實驗室圖圖1-2 1-2 低碳鋼的拉伸圖低碳鋼的拉伸圖0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.0PbPm bPsPpPeLoad / KN Distance/ mm進入網絡實驗室圖圖1-2 1-2 低碳鋼的工程應力一工程應變曲線低碳鋼的工程應力一工程應變曲線0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.0true strain-stress linePbPmStress / MPaStrain 進入網絡實驗室拉伸圖拉伸圖 拉伸曲線拉伸曲線拉伸圖-加載后標距間的長度變化量l

4、載荷P關系曲線拉伸曲線-應力應變曲線工程應力載荷除以試件的原始截面積即得工程應力，=PA0工程應變伸長量除以原始標距長度即得工程應變，=ll0進入網絡實驗室13 典型的拉伸曲線 1、材料分類： 按材料在拉伸斷裂前是否發生塑性變形，將材料分為脆性材料和塑性材料兩大類。脆性材料在拉伸斷裂前不產生塑性變形, 只發生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發生不可逆塑性變形。 高塑性材料在拉伸斷裂前不僅產生均勻的伸長，而且發生頸縮現象，且塑性變形量大。低塑性材料在拉伸斷裂前只發生均勻伸長，不發生頸縮，且塑性變形量較小。 進入網絡實驗室2、典型的拉伸曲線 s= 0.2sbeeeeee進入網絡實驗室14 拉伸性能

5、 彈性模量E: 單純彈性變形過程中應力與應變的比值。eE/eE進入網絡實驗室屈服強度s： 對于拉伸曲線上有明顯的屈服平臺的材料，塑性變形硬化不連續，屈服平臺所對應的應力即為屈服強度，記為ss = Ps / A0對于拉伸曲線上沒有屈服平臺的材料，塑性變形硬化過程是連續的，此時將屈服強度定義為產生0.2% 殘余伸長時的應力，記為0.2 s = 0.2 = P0.2 / A0進入網絡實驗室 抗拉強度b： 定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應力，以前稱為強度極限。取拉伸圖上的最大載荷，即對應于b點的載荷除以試件的原始截面積，即得抗拉強度之值，記為bb = PmaxA0 延伸率： 材料的塑性常用延伸率表

6、示。測定方法如下：拉伸試驗前測定試件的標距L0，拉伸斷裂后測得標距為Lk，然而按下式算出延伸率%10000LLLK進入網絡實驗室斷面收縮率： 斷面收縮率是評定材料塑性的主要指標。%10000AAAK進入網絡實驗室15 脆性材料的拉伸力學行為 脆性材料在拉伸載荷下的力學行為可用虎克定律來描述。在彈性變形階段，應力與應變成正比，即 =Ee 無機玻璃、陶瓷以及一些處于低溫下的脆性金屬材料，在拉伸斷裂前只發生彈性變形，而不發生塑性變形，其拉伸曲線如圖1-3(a)所示。進入網絡實驗室 在拉伸時，試件發生軸向伸長，也同時發生橫向收縮。將縱向應變el 與橫(徑)向應變er之負比值表示為，即=-er/el，稱

7、為波桑比(Poissons ratio), 它也是材料的彈性常數。 脆性材料在拉伸載荷下的力學性能可用兩個力學參數表征：即彈性模量和脆性斷裂強度。 進入網絡實驗室16 塑性材料的拉伸力學行為 當塑性材料所受的應力低于彈性極限，其力學行為可近似地用虎克定律加以表述。當材料所受的應力高于彈性極限，虎克定律不再適用。此時，材料的變形既有彈性變形又有塑性變形，進入彈塑性變形階段，其力學行為需要用彈-塑性變形階段的數學表達式，或稱本構方程加以表述。進入網絡實驗室真應力真應變的定義：1AAAPAPSoo設L0=100，L=110，則%10%100100100110e真應力：真應變：進入網絡實驗室)11ln

8、()1ln(ln0eLLLdLoL若設L0=100，L0101，L0102， L10=110，則e1=1%, e2=0.99%, e3=0.98%, e10=0.917%e1+ e2+ e3 e10 10%進入網絡實驗室在彈-塑性變形階段，只有真應力-真應變曲線才能描述材料的力學形為。絕大多數金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續進行，必須不斷增大應力，所以在真應力-真應變曲線上表現為流變應力不斷上升。這種現象稱為形變強化。 進入網絡實驗室進入網絡實驗室Hollomon方程： 金屬材料的真應力-真應變曲線可用不同的方程表示，但常用的是下列方程S = Kpn 上式也稱為Hollomon方程。式中p為真應變的塑性分量，n為應變硬化指數，K為強度系數，即p=1時的其應力值。 進入網絡實驗室斷裂強度： 拉伸斷裂時的真應力稱為斷裂強度，記為f 。試驗時測出斷裂點的截荷Pf，試件的最小截面積Af，則斷裂時的平均真應力，即平均斷裂強度值，f表示如下f = Pf / Af 通常在拉伸試驗中，不測定斷裂強度。在這種情況