工程力学金属材料拉压时的力学性能.docx

第八章 强度设计§8.1金属材料轴向拉压时的力学性能一、 教学目标和教学内容1、 教学目标了解低碳钢和铸铁，作为两种典型的材料，在拉伸和压缩试验时的性质了解塑性材料和脆性材料的区别2、 教学内容材料在拉伸和压缩时的力学性能；塑性材料和脆性材料性质的比较；二、 重点难点无三、 教学方式采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题四、 计划学时 1学时五、 实施学时六、 讲课提纲材料在拉伸和压缩时的力学性质一、 概述*为什么要研究材料的力学性质为构件设计提供合理选用材料的依据强度条件：J作应力艮理论计算求解通过试验研究材料力学性质得到**何谓材料的力学性质材料在受力和变形过程中所具有的特征指标称为材料的力学性质材料的力学性质与哪些因素有关？与材料的组成成分、结构组织（晶体或非晶体）应力状态、温度和加载方 式等诸因素有关二、 材料在拉伸时的力学性质1、 低碳钢的拉伸试验低碳钢是工程上广泛使用的材料，其力学性质又具典型性，因此常用它来阐明钢材的一些特性1）拉伸图与应力---应变曲线FP-AL 图曲线（受几何尺寸的影响）（反映材料的特性）（2）拉伸时的力学性质低碳钢材料在拉伸、变形过程中所具有的特征和性能指标:・・ ・・・・—条线（滑移线）二个规律（FP^A L规律、卸载规律）三个现象（屈服、冷作硬化、颈缩）四个阶段（弹性、屈服、强化、颈缩）五个性能指标（E、b广b b、5、$）下面按四个阶段逐一介绍：I弹性阶段（OB段）① OB段---产生的弹性变形；② 该阶段的一个规律：FPsA L规律③ 该阶段现有两个需要讲清的概念：比例极限b p弹性极限b e④ 该阶段可测得一个性能指标一弹性模量EAF LE = —P-ALA也就是：OA直线段的斜率：tg a = — = E8II屈服阶段（BD段）⑴进入屈服阶段后，试件的变形为弹塑性变形；⑵在此阶段可观察到一个现象一屈服（流动）现象；⑶可测定一个性能指标——屈服极限：b s =星A注意：FPS相应于FP-AL图或a-e曲线上的C‘点，C‘点称为下屈服点；而C称为上屈服点。

⑷在此阶段可观察到：在试件表面上出现了大约与试件轴线成45°的线条，称 为滑移线（又称切尔诺夫线）III强化阶段（DG段）① 过了屈服阶段后，要使材料继续变形，必须增加拉力原因：在此阶段，材料内部不断发生强化，因而抗力不断增长② 在此阶段可以发现一个卸载规律——卸载时荷载与变形之间仍遵循直线关 系图8-1③ 在此阶段可以看到一个现象——冷作硬化现象，即卸载后再加载，荷载与变形之间基本上还是遵循卸载时的直线规律冷作的工程作用：提高构件在弹性阶段内的承载能力④ 在此阶段可测得一个性能指标：强度极限：户圣b AW颈缩阶段（GH段）过G点后，可观察到一个现象——颈缩现象，试件的变形延长度方向不再 是均匀的了随着试件截面的急剧缩小，载荷随之下降，最后在颈缩处发生断裂拉断后对拢，可测得两个两个塑性指标： 延伸率：8 =上4 x 100%L^A面缩率：寸= 1 x 100%A工程上：8是衡量塑、脆性材料的标准8 > 5% T塑性材料5 Y 5% T脆性材料（3）拉伸试件的断口分析：断口：杯锥状低碳钢的力学性能分析：破坏原因：切应力所致的剪切断裂由轴向拉杆横截面及斜截面上的应力分析可知：低碳钢的抗剪能力低于抗拉能力。

2、 铸铁的拉伸试验铸铁也是工程上广泛应用的一种材料其拉伸 O-£ 曲线如下：图8-2（1 ）从£曲线可见，该曲线没有明显的直线部分，应力与应变不成正比 关系工程上通常用割线来近似地代替开始部分的曲线，从而认为 材料服从虎克定律2） 铸铁拉伸没有屈服现象和颈缩现象3） 在较小的拉力下突然断裂以拉断时的应力作为强度极限：气F b= A（4） 破坏断口： 粗糙的平断口3、 其他材料在拉伸时的力学性质简介（1）有些材料（如16Mn钢、508A）在拉伸过程中有明显的四个阶段； 有些材料（如黄铜、PCrN.Mo）没有屈服阶段，但其他三个阶段 却很明显；有些材料（如35CrMnS.）只有弹性和强化阶段。