彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線課件

—彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線力學性質(zhì)：在外力作用下材料在變形和破壞方面所表現(xiàn)出的力學性能試件和實驗條件常溫、靜載一、拉伸時的應力——應變曲線彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線1、試件L0標點標距d0（1）材料類型：

低碳鋼：灰鑄鐵：2．標準試件：塑性材料的典型代表；脆性材料的典型代表；（2）標準試件：標距：用于測試的等截面部分長度；尺寸符合國標的試件；圓截面試件標距：L0=10d0或5d0彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線2、試驗機彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線3、低碳鋼拉伸曲線彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線明顯的四個階段1、彈性階段ob比例極限彈性極限2、屈服階段bc（失去抵抗變形的能力）屈服極限3、強化階段ce（恢復抵抗變形的能力）（均勻塑性變形）強度極限（對最大均勻塑性變形的抗力）4、局部徑縮階段ef彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線(1)彈性階段比例極限σp

oa段是直線，應力與應變在此段成正比關系，材料符合虎克定律，直線oa的斜率就是材料的彈性模量，直線部分最高點所對應的應力值記作σp，稱為材料的比例極限。曲線超過a點，圖上ab段已不再是直線，說明材料已不符合虎克定律。但在ab段內(nèi)卸載，變形也隨之消失，說明ab段也發(fā)生彈性變形，所以ab段稱為彈性階段。b點所對應的應力值記作σe

，稱為材料的彈性極限。

彈性極限與比例極限非常接近，工程實際中通常對二者不作嚴格區(qū)分，而近似地用比例極限代替彈性極限。

彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線

(2)屈服階段屈服點

曲線超過b點后，出現(xiàn)了一段鋸齒形曲線，這—階段應力沒有增加，而應變依然在增加，材料好像失去了抵抗變形的能力，把這種應力不增加而應變顯著增加的現(xiàn)象稱作屈服，bc段稱為屈服階段。屈服階段曲線最低點所對應的應力稱為屈服點(或屈服極限)。在屈服階段卸載，將出現(xiàn)不能消失的塑性變形。工程上一般不允許構件發(fā)生塑性變形，并把塑性變形作為塑性材料破壞的標志，所以屈服點是衡量材料強度的一個重要指標。彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線

(3)強化階段抗拉強度經(jīng)過屈服階段后，曲線從c點又開始逐漸上升，說明要使應變增加，必須增加應力，材料又恢復了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱作強化，ce段稱為強化階段（加工硬化）。曲線最高點所對應的應力值記作，稱為材料的抗拉強度(或強度極限)，它是衡量材料強度的又一個重要指標。

(4)縮頸斷裂階段曲線到達e點前，試件的變形是均勻發(fā)生的，曲線到達e點，在試件比較薄弱的某一局部(材質(zhì)不均勻或有缺陷處)，變形顯著增加，有效橫截面急劇減小，出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象，試件很快被拉斷，所以ef段稱為縮頸斷裂階段。

彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線4.塑性指標試件拉斷后，彈性變形消失，但塑性變形仍保留下來。工程上用試件拉斷后遺留下來的變形表示材料的塑性指標。常用的塑性指標有兩個:

伸長率:%斷面收縮率

:%L1—試件拉斷后的標距L—是原標距A1—試件斷口處的最小橫截面面積A—原橫截面面積。

、值越大，其塑性越好。一般把≥5％的材料稱為塑性材料，如鋼材、銅、鋁等；把<5％的材料稱為脆性材料，如鑄鐵、混凝土、石料等。彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線工程應用：冷作硬化1、彈性范圍內(nèi)卸載、再加載2、過彈性范圍卸載、再加載

即材料在卸載過程中應力和應變是線形關系，這就是卸載定律。

材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化。彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線

對于脆性材料（鑄鐵），拉伸時的應力應變曲線為微彎的曲線，沒有屈服和徑縮現(xiàn)象，試件突然拉斷。斷后伸長率約為0.5%。為典型的脆性材料。

σbt—拉伸強度極限（約為140MPa）。它是衡量脆性材料（鑄鐵）拉伸的唯一強度指標。5、灰鑄鐵彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線常溫、靜載§9-5二、壓縮時的應力——應變曲線1、試樣及試驗條件彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線aO1O2f1(f)aE=tgaD(ss下)(se)BC(ss上)A(sp)E(sb)gs(MPa)200400e0.10.2OEy=tga低碳鋼拉伸應力應變曲線低碳鋼壓縮應力應變曲線2、低碳鋼壓縮實驗彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線

金屬材料的壓縮試樣，一般制成短圓柱形，柱的高度約為直徑的1.5~3倍，試樣的上下平面有平行度和光潔度的要求非金屬材料，如混凝土、石料等通常制成正方形。

低碳鋼是塑性材料，壓縮時的應力–應變圖，如圖示。

在屈服以前，壓縮時的曲線和拉伸時的曲線基本重合，屈服以后隨著壓力的增大，試樣被壓成“鼓形”，最后被壓成“薄餅”而不發(fā)生斷裂，所以低碳鋼壓縮時無強度極限。彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線sbyseOsbL灰鑄鐵的拉伸曲線灰鑄鐵的壓縮曲線aa=45o~55o剪應力引起斷裂3、灰鑄鐵彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線

曲線沒有明顯的直線部分，應力較小時，近似認為符合虎克定律。曲線沒有屈服階段，變形很小時沿與軸線大約成45°的斜截面發(fā)生破裂破壞。曲線最高點的應力值稱為抗壓強度。

鑄鐵材料抗壓性能遠好于抗拉性能，這也是脆性材料共有的屬性。因此，工程中常用鑄鐵等脆性材料作受壓構件，而不用作受拉構件。彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線彈性極限、屈服極限、抗拉極限應力-應變曲線塑性材料和脆性材料力學性能比較塑性材料脆性材料斷裂前有很大塑性變形斷裂前變形很小抗壓能力與抗拉能力相近抗壓