第一章1材料力學(xué)性能之拉伸試驗(yàn)

1、一、一、 金屬的拉伸試驗(yàn)金屬的拉伸試驗(yàn) 拉伸試驗(yàn)是工業(yè)上最廣泛使用的力學(xué)性能試驗(yàn)方拉伸試驗(yàn)是工業(yè)上最廣泛使用的力學(xué)性能試驗(yàn)方法之一。自動記錄儀繪出載荷法之一。自動記錄儀繪出載荷P P 伸長量伸長量LL的關(guān)系的關(guān)系曲線，稱拉伸曲線或拉伸圖。曲線，稱拉伸曲線或拉伸圖。 P P拉伸試樣拉伸試樣脆性材料拉伸曲線脆性材料拉伸曲線拉伸曲線拉伸曲線n 彈性變形是可逆的彈性變形是可逆的, ,加載或卸載，應(yīng)力與應(yīng)變之間都加載或卸載，應(yīng)力與應(yīng)變之間都保持單值線性關(guān)系，變形量小。保持單值線性關(guān)系，變形量小。n 彈性模量彈性模量: :表征金屬材料對彈性變形的抗力也稱為剛表征金屬材料對彈性變形的抗力也稱為剛度。度。E

2、E值的大小反映金屬彈性變形的難易程度值的大小反映金屬彈性變形的難易程度, ,主要由主要由金屬的種類和晶體結(jié)構(gòu)所決定。金屬的種類和晶體結(jié)構(gòu)所決定。np p的實(shí)際意義的實(shí)際意義： 服役時(shí)其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系嚴(yán)格維持直線關(guān)系的構(gòu)件，如測力計(jì)彈簧等，選擇這類構(gòu)件的材料應(yīng)以比例極限為依據(jù)；ne e的實(shí)際意義的實(shí)際意義: 服役條件要求構(gòu)件不允許產(chǎn)生微量塑性變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按彈性極限來選材。 以以 0.2表示表示n 塑性金屬最大載荷出現(xiàn)塑性金屬最大載荷出現(xiàn)前，變形基本均勻分布于前，變形基本均勻分布于試樣標(biāo)距部分；試樣標(biāo)距部分；n最大載荷出現(xiàn)后，試樣發(fā)最大載荷出現(xiàn)后，試樣發(fā)生集中變形，出現(xiàn)頸縮。生集中變形，出現(xiàn)頸縮。

3、 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度: : b b= =P Pb b/F/F0 0是金是金屬拉伸試驗(yàn)中所能承受的屬拉伸試驗(yàn)中所能承受的最大拉應(yīng)力。最大拉應(yīng)力。沖擊試樣沖擊試樣沖擊試驗(yàn)原理沖擊試驗(yàn)原理 沖擊韌性對材料微觀組織變化極為敏感，生產(chǎn)上沖擊韌性對材料微觀組織變化極為敏感，生產(chǎn)上經(jīng)常用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工和熱處理質(zhì)量。經(jīng)常用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工和熱處理質(zhì)量。 隨溫度的降低沖擊韌性值減小，當(dāng)降至某一溫度隨溫度的降低沖擊韌性值減小，當(dāng)降至某一溫度時(shí)，沖擊韌性值發(fā)生急劇降低，這種現(xiàn)象稱為低溫脆時(shí)，沖擊韌性值發(fā)生急劇降低，這種現(xiàn)象稱為低溫脆性，或冷脆。沖擊韌性值明顯下降的溫度稱為性，或冷脆。沖擊韌性值明顯下降的溫度稱為

4、冷脆轉(zhuǎn)冷脆轉(zhuǎn)變溫度，以變溫度，以T Tk k表示表示。 斷裂韌性斷裂韌性KC:表征材料抵抗表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。裂紋尖端存在一個(gè)特殊分布裂紋尖端存在一個(gè)特殊分布的應(yīng)力場。應(yīng)力場的強(qiáng)弱可用的應(yīng)力場。應(yīng)力場的強(qiáng)弱可用應(yīng)力場強(qiáng)度因子應(yīng)力場強(qiáng)度因子K K描述。描述。 K=Ya （MN/m3/2） 2a裂紋尺寸裂紋尺寸;外加應(yīng)力外加應(yīng)力;Y與與裂紋形狀、加載方式和試樣幾裂紋形狀、加載方式和試樣幾何形狀有關(guān)的無量綱的系數(shù)。何形狀有關(guān)的無量綱的系數(shù)。 K=KC是構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆斷的臨界條件是構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆斷的臨界條件 KKC時(shí)構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂；時(shí)構(gòu)件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂；

5、 KKC時(shí)構(gòu)件可安全可靠運(yùn)行。時(shí)構(gòu)件可安全可靠運(yùn)行。 應(yīng)用應(yīng)用K = Ya = KC可以解決的問題：可以解決的問題：第一，由材料的第一，由材料的KC和工作應(yīng)力和工作應(yīng)力，估算出構(gòu)件所，估算出構(gòu)件所能允許的最大裂紋尺寸能允許的最大裂紋尺寸 2a；第二，由材料的第二，由材料的KC裂紋尺寸裂紋尺寸2a，估算出構(gòu)件的最，估算出構(gòu)件的最大承載能力大承載能力； 第三，由構(gòu)件的工作應(yīng)力第三，由構(gòu)件的工作應(yīng)力和裂紋尺寸和裂紋尺寸2a，估算出，估算出構(gòu)件選材所要求的最小構(gòu)件選材所要求的最小KC值。值。 按斷裂韌性設(shè)計(jì)的構(gòu)件，既可以充分發(fā)揮材按斷裂韌性設(shè)計(jì)的構(gòu)件，既可以充分發(fā)揮材料強(qiáng)度潛力，又可以有效地防止構(gòu)件發(fā)生脆性料強(qiáng)度潛力，又可以有效地防止構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂。斷裂。在用高強(qiáng)度材料制造的構(gòu)件和用中、低強(qiáng)度在用高強(qiáng)度材料制造的構(gòu)件和用中、低強(qiáng)度材料制造的大型構(gòu)件時(shí)，斷裂韌性已成為設(shè)計(jì)材料制造的大型構(gòu)件時(shí)，斷裂韌性已成為設(shè)計(jì)的重要性能指標(biāo)。的重要性