文档介绍：材料科学与工程学院
第2章材料的静载拉伸力学性能
材料力学性能
第二章材料的静载拉伸力学性能
静载拉伸试验
弹性变形
塑性变形
材料的断裂
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第2章材料的静载拉伸力学性能
材料力学性能
静载拉伸试验
静载拉伸试验是最基本的、应用最广泛的力学性
能试验方法:
* 由静载拉伸试验测定的力学性能指标,可以作为
工程设计、评定材料和优选工艺的依据,具有重要的
工程实际意义。
* 静载拉伸试验可以揭示材料的基本力学行为规
律,并且得到材料弹性、强度、塑性和韧性等许多重
要的力学性能指标。
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材料力学性能
应力-应变曲线
* 静载拉伸试样
一般为光滑圆柱试样或板状试样。若采用光滑
圆柱试样,试样工作长度(标长)l0=5d0或l0=10d0,
d0为原始直径。
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光滑圆柱试样
称为拉伸图。
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材料力学性能
* 试验装置和过程:
试验通常在室
温、轴向和缓慢加
载(10-4~10-2/s)条件
下进行的,并以自
动记录或绘图装置
记录或绘制试件所
受的载荷P和伸长
量Δl之间的关系曲
线,这种曲线通常
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万能材料试验机
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* 典型曲线
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* 评价指标
工程应力σ=P/A0
工程应变δ= Δ l/l 0
(2-1)
(2-2)
式中P为载荷,Δl为试样伸长量,Δl=l- l0,l0为
试样原始标长,l为与P相对应的标长部分的长度,
A0为原始截面积。
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材料力学性能
图2-1 脆性材料的应力—应变曲线
比, σ= Eδ
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脆性材料的应力-应变曲线
* 典型材料: 玻璃、多种陶瓷、岩石,低温下的金属材料、淬
火状态的高碳钢和普通灰铸铁等。
* 曲线特征: 在拉伸断裂前,只发生弹性变形,不发生塑性变
形,在最高载荷点处断裂,如图2-1所示。
* 断口特征:平断口,断口平面与拉力轴线垂直。
* 描述参数:
弹性模量E 应力-应变曲线与横轴夹角α的大小表示材料
对弹性变形的抗力,E=tanα
(2-3)
虎克(Hooke)定律在弹性变形阶段,应力与应变成正
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(2-4)
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图2-2 塑性材料的应力-应变曲线
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塑性材料的应力-应变曲线
(1)最常见的金属材料应力-应变曲线:
Oa为弹性变形阶段,ab为形变强化阶段,bk为缩
颈阶段,在k点发生断裂,如图2-2(a) 。
典型材料有调质钢、黄铜和铝合金。
(2)具有明显屈服点的应力-应变曲线:
曲线有明显的屈服点aa′,屈服点呈屈服平台或
呈齿状,相应的应变量在1%~3%范围,图2-2(b) 。
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典型材料:退火低碳钢和某些有色金属。