文档介绍：材料在拉伸、压缩时的机械性能
编辑ppt
5．4材料在拉伸、压缩时的机械性能
分析拉、压杆件的强度和变形问题时，除了计算应力之外，还因了解材料机械性能。
如：危险应力、弹性模量E、泊松比
材料的机械性能都是由实验测定
材变形所需的拉力就越来越小，因此，应力应变曲线就开始下降，最后当曲线到达e点时，试件就断裂。
编辑ppt
铸铁和玻璃钢的σ-ε曲线
从上述分析知低碳钢拉断时会有较大量的塑性变形。
从开始加载一直到拉断，试件的变形都很小，且几乎没有塑性变形，断口处的横截面面积也几乎没有变化。
这种断裂称为脆性断裂。
这些材料没有屈服阶段，不
存在屈服应力，所以它们只
有一个应力持征值σb。
灰口铸铁拉伸时的σ-ε曲线没有明显的直线部分。对于这类材料，由于工程实际中使用时均控制在较小的应力范围．所以可近似认为应力、应变仍成线性关系，如虚线所示，这时胡克定律近似成立。
编辑ppt
16Mn钢与A3钢
两条曲线十分相似，
16Mn钢的屈服极限和强度极限均比A3钢高。可见前者的机械性能显著地优于后者。
16Mn钢是一种低合金钢
（合金元素总含量＜5％
的合金钢），是结合我
国资源情况（锰是我国
富产元素）发展起来的，
现已被广泛使用。
编辑ppt
这些材料的拉伸曲线都
没有明显的屈服阶段，
而由直线部分直接过渡
到曲线部分。
%塑性
应变时的应力值为材料
的“条件屈服极限”，用
。
编辑ppt
冷作硬化和时效现象
在低碳钢等材料的拉伸试验中，当载荷超过弹性范围，例如曲线
到达k点后卸载，应力一应变曲线沿kk1线降至k1，此时载荷为零；
斜直线kk1近似地平行于oa.
这说明:在卸载过程
中,应力和应变按直
线规律变化.
塑性变形
弹性变形
编辑ppt
冷作硬化和时效现象
然后在短期内再次
加载，这时应力-应
变大致沿卸载时的
斜直线k1k变化，到
达k点后开始出现塑
性变形，应力-应变
仍沿曲线kde变化，
直至e点试件断裂。
编辑ppt
冷作硬化和时效现象
比较未经预拉和经过预拉的试件的σ-ε 曲线Oakde和k1kde，后者的比例极限有所提高，断裂时的塑性变形却有所降低。这种现象称为“冷作硬化”。
编辑ppt
冷作硬化和时效现象
冷作硬化主要提高了材料的屈服极限，而降低了塑性。工程中常用来提高某些构件在弹性范围内的承载能力，例如建筑构件中的钢筋、起重机中的钢缆等，一般都要作预拉处理。
冷作硬化使材料变硬、变脆，
使加工发生困难，且易产生
裂纹，这时可以采用退火处
理，部分或全部地消除材料
的冷作硬化效应。
编辑ppt
冷作硬化和时效现象
某些金属材料加载至塑性变形阶段后卸载，放置一段时
间后再加载，其比例极限和强度极限也会有一定的提高，
且高于冷作硬化后立即加载时的数值。
这种现象称为“时效”。
编辑ppt
强度指标与塑性指标
由各种材料的拉伸试验
结果可以看出，铸铁、
玻璃钢等材料在拉伸过
程中没有明显的塑性变
形，当应力达到强度极
限σb时发生断裂，因此
强度极限σb 便是衡量
这类材料的强度的唯一
指标。
编辑ppt
强度指标与塑性指标
对于碳素钢等材料在拉断之前，当应力达到屈服极限σs
，试件就已出现塑性变形，这是构件正常工作
所不允许的，
衡量这类材料的强度的指标。
某些工程部门有
时也将σb作为衡
量这类材料的强
度的指标。
上述强度指标σb
或σs（ ）即
为强度条件中的
危险应力σu。
编辑ppt
强度指标与塑性指标
通过拉伸试验，还可以得到衡量材料塑性性能的指标
—延伸率δ和截面收缩率ψ：
式中：
l0为试件标距（原长）；
A。为标距范围内试件的初始
截面积；
l1为试件拉断后标距的长度
A1为试件拉断后断口处最小的横
截面面积。
δ 和ψ 的数值愈高，说明材料的塑性愈好。
一般称δ≥5%的材料称为塑性材料，如碳素钢、低合金钢等。
称δ＜5%的材料为塑性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
编辑ppt
5．
材料的压缩试验亦在试验机上进行，其试件不同于拉伸试件。
为避免试件因受轴向压力而变弯，需采用短试件。
金属的压缩试验通常采用圆柱形短试件，。
混凝土压缩试件一般为边长等于200mm的正立方体。
编辑ppt
从低碳钢压缩时的应力一应变曲线可以看出，在屈服阶
段以前，压缩曲线和拉伸曲线基本重合，即拉伸、压缩
时的弹性模量相同；压缩时的比例极限和屈服极限也与
拉伸时大致相同，但试件愈压