工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege主講人：李昆華云南交通職業技術學院材料在拉伸壓縮時的力學性能模塊Ⅳ工程構件承載能力優化分析工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege塑脆性材料拉伸試驗分析塑脆性材料壓縮試驗分析材料在拉伸壓縮時的力學性能工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege標準試件和試驗設備低碳鋼的拉伸試驗材料在拉伸時的力學性能鑄鐵的拉伸試驗標準試件和試驗設備工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege按照國家標準《金屬材料室溫拉伸試驗方法》（GB/T228—202）制成標準試件（圖a），其幾何形狀和受力條件都符合軸向拉伸的要求。試件的兩端加粗便于裝夾且避免在裝夾部位破壞。在試件上劃有相距l的兩道橫線，橫線之間的部分為工作段，l稱為標距。圓截面拉伸試件的標距l與橫截面直徑d的比例為l＝5d，或l＝10d。拉伸試驗在萬能試驗機或多功能材料力學試驗機（圖b）上進行，可以對試件加載，可以測力，也可以自動繪出力與變形的關系曲線。圖a圖b低碳鋼的拉伸試驗工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege低碳鋼是含碳量不大于0.25％的碳素鋼。將低碳鋼試件裝夾在試驗機上，緩慢加載，測力裝置隨時顯示試件所受的拉力，自動記錄裝置繪出試件所受拉力F與伸長量Δl

的關系的曲線（圖c）此曲線稱為F-

Δl曲線

，也稱拉伸圖。圖c——拉伸圖將力F除以工作段的原始橫截面積A，代表正應力σ，將Δl除以工作段的原長l，代表線應變ε，這樣，便將F—Δl曲線轉換成應力—應變曲線（圖d的σ—ε曲線）。這條曲線名義上消除了試件尺寸的影響，用來反映材料的力學性能。圖d——應力應變曲線低碳鋼的拉伸試驗工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege

σ—ε曲線反映了低碳鋼拉伸試驗的如下4個階段：1、彈性階段：指σ—ε曲線上OB表示的階段，即σ≤σe的階段。此階段試件的變形是彈性的，若卸去荷載，變形將完全消失，σe稱為彈性極限。在彈性階段內，σ—ε曲線上的OA部分為直線段，反映應力與應變成正比，A點對應的應力值稱為比例極限，記作σp。當σ≤σp時，σ=Eε（E稱為材料的彈性模量）。2、屈服階段：指應力超過彈性極限后，σ—ε曲線呈鋸齒形的BD階段，此階段雖然應力變化不大，應變卻大幅度增加，材料暫時喪失抵抗變形的能力，這種現象稱為材料屈服。σ—ε曲線上C點的應力值為屈服階段應力的最小值，記作σs，稱為屈服極限。3、強化階段：指σ—ε曲線上的DG階段，此階段應力增加較快，應變大量增加，主要是塑性變形。曲線最高點G的應力最大，此應力稱為強度極限，記為σb。4、徑縮階段：指σ—ε曲線上的GH階段。應力達到σb后，試件某一局部區段的截面顯著縮小，出現“頸縮”現象，由于縮頸部分橫截面急劇減小，試件繼續變形所需的拉力也迅速下降，直至試樣被拉斷。鑄鐵的拉伸試驗工程力學應用云南交通職業技術學院Yunnanjiaotongcollege圖e所示灰鑄鐵試件在拉伸時的應力—應變曲線，沒有直線部分。在拉伸過程中無屈服和頸縮現象，直到拉斷，試件的變形都非常小（圖f）。拉斷時的應力為強度極限σb，它