材料力學第2章(2)-材料的力學性能

1、返回總目錄返回總目錄 進行拉伸實驗，首先需要將被試驗的材料按國家標準制成進行拉伸實驗，首先需要將被試驗的材料按國家標準制成標準試樣標準試樣(standard specimen); ;然后將試樣安裝在試驗機上，使然后將試樣安裝在試驗機上，使試樣承受軸向拉伸載荷。通過緩慢的加載過程，試驗機自動記試樣承受軸向拉伸載荷。通過緩慢的加載過程，試驗機自動記錄下試樣所受的載荷和變形，得到應力與應變的關系曲線，稱錄下試樣所受的載荷和變形，得到應力與應變的關系曲線，稱為為應力應力-應變曲線應變曲線(stress-strain curve)。 為了得到應力為了得到應力-應變曲線，需要將給定的材料做成標準試樣應變曲

2、線，需要將給定的材料做成標準試樣（specimen）,在材料試驗機上，進行拉伸或壓縮實驗（在材料試驗機上，進行拉伸或壓縮實驗（tensile test,compression test）。）。 試驗時，試樣通過卡具或夾具安裝在試驗機上。試驗機通過試驗時，試樣通過卡具或夾具安裝在試驗機上。試驗機通過上下夾頭的相對移動將軸向載荷加在試樣上。上下夾頭的相對移動將軸向載荷加在試樣上。 脆性材料拉伸時的脆性材料拉伸時的應力應力-應變曲線應變曲線韌性金屬材料拉韌性金屬材料拉伸時的應力伸時的應力-應變應變曲線曲線工程塑料拉伸時的工程塑料拉伸時的應力應力-應變曲線應變曲線應力應力- -應變曲線上的初始應變曲線

3、上的初始階段通常都有一直線段，稱階段通常都有一直線段，稱為線性彈性區(qū)，在這一區(qū)段為線性彈性區(qū)，在這一區(qū)段內應力與應變成正比關系，內應力與應變成正比關系，其比例常數(shù)，即直線的斜率其比例常數(shù)，即直線的斜率稱為材料的稱為材料的彈性模量（楊氏彈性模量（楊氏模量，模量，modulus of elasticity or Young modulus），用，用E E 表示。表示。 切線模量切線模量（tangent modulus），），即曲線上任一點處切線的斜率，用即曲線上任一點處切線的斜率，用Et表示。表示。 對于應力對于應力- -應變曲線初始階段的應變曲線初始階段的非直線段，工程上通常定義兩種模非直線段，

4、工程上通常定義兩種模量：量： 割線模量割線模量（secant modulus），），即自原點到曲線上的任一點的直線即自原點到曲線上的任一點的直線的斜率，用的斜率，用Es表示。表示。 這兩種模量統(tǒng)稱為工程模量。這兩種模量統(tǒng)稱為工程模量。 對于一般結構鋼都有明顯而對于一般結構鋼都有明顯而較長的線性彈性區(qū)段較長的線性彈性區(qū)段; ;高強鋼、高強鋼、鑄鋼、有色金屬等則線性段較短鑄鋼、有色金屬等則線性段較短; ;某些非金屬材料，如混凝土，其某些非金屬材料，如混凝土，其應力應力- -應變曲線線性彈性區(qū)段不應變曲線線性彈性區(qū)段不明顯。明顯。 應力應力- -應變曲線上線性彈性區(qū)段的應變曲線上線性彈性區(qū)段的應力最

5、高限稱為應力最高限稱為比例極限比例極限(proportional limit)，用，用p p表示。表示。 線性彈性階段之后，應力線性彈性階段之后，應力- -應變應變曲線上有一小段微彎的曲線，這表曲線上有一小段微彎的曲線，這表示應力超過比例極限以后，應力與示應力超過比例極限以后，應力與應變不再成正比關系。但是，如果應變不再成正比關系。但是，如果在這一階段，卸去試樣上的載荷，在這一階段，卸去試樣上的載荷，試樣的變形將隨之消失。試樣的變形將隨之消失。 這表明這一階段內的變形都是這表明這一階段內的變形都是彈性變形，因而包括線性彈性階段彈性變形，因而包括線性彈性階段在內，統(tǒng)稱為彈性階段。彈性階段在內，統(tǒng)

6、稱為彈性階段。彈性階段的應力最高限稱為彈性極限的應力最高限稱為彈性極限(elastic limit)，用，用e e表示。表示。 大部分韌性材料比例極限與彈性極大部分韌性材料比例極限與彈性極限極為接近，只有通過精密測量才能加限極為接近，只有通過精密測量才能加以區(qū)分。以區(qū)分。 在許多韌性材料的應力在許多韌性材料的應力- -應變曲線中，應變曲線中，在彈性階段之后，出現(xiàn)近似的水平段，這在彈性階段之后，出現(xiàn)近似的水平段，這一階段中應力幾乎不變，而變形急劇增加，一階段中應力幾乎不變，而變形急劇增加，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為屈服屈服(yield) 。這一階段曲線。這一階段曲線的最低點對應的應力值稱為的最低點

7、對應的應力值稱為屈服應力屈服應力或或屈屈服強度服強度(yield stress)，用，用s s表示。表示。 0.2 對于沒有明顯屈服階段的韌對于沒有明顯屈服階段的韌性材料，工程上規(guī)定產生性材料，工程上規(guī)定產生0.20.2塑性應變時的應力值為其屈服應塑性應變時的應力值為其屈服應力，稱為材料的條件屈服應力力，稱為材料的條件屈服應力(offset yield stress)，用，用0.20.2表示。表示。應力超過屈服應力或條應力超過屈服應力或條件屈服應力后，要使試樣繼件屈服應力后，要使試樣繼續(xù)變形，必須再繼續(xù)增加載續(xù)變形，必須再繼續(xù)增加載荷 。 這 一 階 段 稱 為 強 化荷 。 這 一 階 段 稱 為 強 化(strengthening)階段。這一階段。這一階段應力的最高限稱為強度階段應力的最高限稱為強度極限極限(strength limit)，用，用b b表示。表示。 某些韌性材料某些韌性材料( (例如低例如低碳鋼和銅碳鋼和銅) )，應力超過強度，應力超過強度極限以后，試樣開始發(fā)生局極限以后，試樣開始發(fā)生局部變形，局部變形區(qū)域內橫部變形，局部變形區(qū)域內橫截面尺寸急劇縮