金屬在單向靜拉伸載荷下的力學性能課件

1、金屬在單向靜拉伸載荷下的力學性能課件金屬在單向靜拉伸載荷下的力學性能課件第一節(jié) 力伸長曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線1.1拉伸試樣一、單向靜拉伸試驗特點: 1.最廣泛使用的力學性能檢測手段; 2.實驗的應(yīng)力狀態(tài)、加載速率、試樣尺寸、溫度等都有規(guī)定； 3.揭示金屬材料常見的力學行為（彈性變形、塑性變 形、斷裂）； 4.可測最基本力學性能指標：強度（）、塑性（、）、應(yīng)變硬化、韌性等。第一節(jié) 力伸長曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線1.1拉伸試樣二、試驗標準金屬拉伸試驗方法 老標準GB228-76 、GB228-87金屬材料室溫拉伸試驗方法 新標準GB/T228-2002；試驗是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測定相應(yīng)的力學性能

2、。除非另有規(guī)定，試驗一般在室溫1035范圍內(nèi)進行，對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應(yīng)為235。二、試驗標準三、拉伸試樣1、金屬拉伸試驗試樣標準：GB6397-862、與拉伸試樣相關(guān)的幾個概念：標距：測量伸長用的試樣圓柱和棱柱部分的長度；原始標距 l0：施力前的試樣標距； 斷后標距：試樣斷裂后的標距。平行長度l：試樣兩頭部或兩夾持部分之間平行部分的長度；伸長：試驗期間任一時刻原始標距的增量。拉伸試樣一般為經(jīng)機加工的試樣和不經(jīng)機加工的全截面試樣,其橫截面通常為圓形、矩形、異形以及不經(jīng)加工的全截面形狀。三、拉伸試樣拉伸試樣一般為經(jīng)機加工的試樣和不經(jīng)機加工的全截面拉伸試樣1) 圓形試樣 l0d0拉伸試樣

3、1) 圓形試樣 l0d02) 矩形試樣l0tb3）異型試樣 2) 矩形試樣l0tb3）異型試樣 3、拉伸試樣的尺寸以光滑圓柱試樣為例，可分為：1）比例標距試樣短試樣：K=5.65或 L0=5d0長試樣：K=11.3或 L0=10d0延伸率分別用5、10來表示，一般建議采用短試樣。2）定標距試樣：試樣的原始標距L0與原始截面積A0或直徑d0之間不存在比例關(guān)系。例如L0=100mm或200mm，則延伸率表示為100mm或200mm。3、拉伸試樣的尺寸2）定標距試樣： 拉伸試樣的形狀尺寸,一般隨金屬產(chǎn)品的品種、規(guī)格及試驗?zāi)康闹煌譃閳A形，矩形及異型三類。 如無特殊要求,應(yīng)按該表規(guī)定選用。 拉伸試

4、樣的形狀尺寸,4、試樣的加工和測量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標準或GB/T2975的要求切取樣坯和制備試樣；試樣原始截面積測定的方法和準確度應(yīng)符合標準附錄A-D的規(guī)定。選用合適的量具或測量裝置，應(yīng)根據(jù)測量的試樣原始尺寸計算原始橫截面積，并至少保留四位有效數(shù)字。 4、試樣的加工和測量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標準或GB/T2975的要四、拉伸試驗設(shè)備四、拉伸試驗設(shè)備1.2 力伸長曲線和工程應(yīng)力應(yīng)變曲線彈性變形不均勻屈服塑性變形均勻塑性變形不均勻集中塑性變形 斷裂1.2 力伸長曲線和工程應(yīng)力應(yīng)變曲線彈性變形應(yīng)力應(yīng)變曲線 應(yīng)力應(yīng)變曲線 1.3 強度指標及其測定1、比例極限p 應(yīng)力-應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力pFp/A02、彈

5、性極限e彈性極限e是材料由彈性變形過渡到彈塑性變形時的應(yīng)力e=Fe/A03、屈服極限 試驗過程中，外力不增加試樣仍能繼續(xù)伸長；或外力增加到一定數(shù)值突然下降，隨后在外力不增加或上下波動情況下，試樣繼續(xù)伸長的現(xiàn)象稱為屈服現(xiàn)象。 屈服現(xiàn)象是金屬材料開始產(chǎn)生宏觀塑性變形的標志。 材料屈服時所對應(yīng)的應(yīng)力值也就是材料抵抗起始塑性變形或產(chǎn)生微量塑性變形的能力。 1.3 強度指標及其測定3、屈服極限屈服點s：材料在拉伸過程中試驗力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力。sFs/ A0上屈服點su：試樣發(fā)生屈服而試驗力首次下降前的最大應(yīng)力。下屈服點sl：suFsu/A0當不計初始瞬時效應(yīng)（指在屈服過程中試驗力第

6、一次發(fā)生下降）時的屈服階段的最小應(yīng)力。slFsL/ A0表征金屬材料對微量塑性變形的抗力屈服強度就是用應(yīng)力表示的屈服點或下屈服點。運用下屈服點的理由：上屈服點su波動性很大，對試驗條件下變化很敏感而下屈服點sl再現(xiàn)性較好。屈服點s：材料在拉伸過程中試驗力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)4、 規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標對于多晶體金屬材料晶粒具有各向異性各晶粒在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形的不同時性用工程方法很難測出準確而唯一的比例極限和彈性極限數(shù)值許多金屬材料在拉伸試驗時看不到明顯的屈服現(xiàn)象因此上述指標一般用試樣產(chǎn)生規(guī)定的微量塑性伸長時的應(yīng)力來表征。根據(jù)測定方法分為：規(guī)定非比例伸長應(yīng)力，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力，

7、規(guī)定總伸長應(yīng)力。從這個定義來說，這三個指標都表示材料對微量塑性變形的抗力。4、 規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標對于多晶體金屬材料晶粒具有各向規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標規(guī)定非比例伸長應(yīng)力p試樣標距部分的非比例伸長達到規(guī)定的原始標距百分比時的應(yīng)力這種應(yīng)力是在試樣受力的條件下測定的規(guī)定殘余伸長應(yīng)力r試樣卸力后，其標距部分的殘余伸長達到規(guī)定的原始標距百分比時的應(yīng)力。常用r0.2,表示規(guī)定殘余伸長率為0.2時的應(yīng)力。0.01稱為條件比例極限0.2稱為屈服強度規(guī)定總伸長應(yīng)力t試樣標距部分的總伸長達到規(guī)定原始標距百分比時的應(yīng)力。常用t0.5，表示規(guī)定總伸長率為0.5%時的應(yīng)力。規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力指標規(guī)定非比例伸長

8、應(yīng)力p試樣標距部分的5、 抗拉強度b 韌性金屬試樣拉斷過程中最大力所對應(yīng)的應(yīng)力b的實際意義：1）標志塑性金屬材料的實際承載能力，但僅限于光滑試樣單向拉伸的受載條件；2）b是脆性材料的斷裂強度，可作為設(shè)計依據(jù)；3）b的高低取決于屈服強度和應(yīng)變硬化指數(shù)；4） b與布氏硬度、疲勞極限之間有一定的經(jīng)驗關(guān)系。 bFb/A05、 抗拉強度b 韌性金屬試樣拉斷過程中最大力所對應(yīng)的應(yīng)1.4 塑性指標1、 斷后伸長率試樣拉斷后，標距的伸長與原始標矩的百分比2、 斷面收縮率縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比 形成縮頸，差值越大縮頸越嚴重； 不形成縮頸。1.4 塑性指標1、 斷后伸長率試樣拉斷后，標距的伸長與3、最大力下的總伸長率gt指試樣拉至最大力時標距的總伸長與原始標距的百分比。金屬材料拉伸時產(chǎn)生的最大均勻塑性變形量。 gt與真是應(yīng)變eB 的關(guān)系： eBln(1+gt) 單一拉伸條件下工作的長形零件，縮頸與否均用或gt評定材料塑性；非長形件，拉伸形成縮頸則用做為塑性指標。4、屈服點伸長率s試樣從開始屈服至屈服階段結(jié)束（加工硬化開始）之間標距的伸長與原始標距的百分比。5、最大力下的非比例伸長率g試樣拉至最大試驗力時，標距的非比