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1、一 试件和实验条件常温、静载第三节 材料拉伸、压缩时的力学性能国家标准金属拉伸试验方法（GB228-2002）1低碳钢拉伸时的力学性能明显的四个阶段1、弹性阶段ob比例极限弹性极限2、屈服阶段bc（失去抵 抗变形的能力）屈服极限 3、强化阶段ce（恢复抵抗 变形的能力） 强度极限 4、局部变形阶段ef弹性阶段 在拉伸的初始阶段，与的关系为直线，这表示在 这一阶段内与成正比，即 这就是拉伸时的胡克定律。式中为与材料有关的 比例常数，称为弹性模量。因为应变没有量纲， 故的量纲与相同，常用单位是吉帕，记为，（） 。由公式(23)并从曲线的直线部分可以得到 所以是直线的斜率。直线的最高点所对应的应力
2、，用来表示，称为比例极限。可见，当应力低于 比例极限时，应力与应变成正比，材料服从虎克 定律。弹性阶段 从点到点，与之间的关系不再是直线，但解除拉 力后变形仍可完全消失，这种变形称为弹性变形 。点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限 值，称为弹性极限。在曲线上，、两点非常接 近，所以工程上对弹性极限和比例极限并不严格 加以区分。 在应力大于弹性极限后，如再解除拉力，则试件 变形的一部分随之消失，这就是上面提到的弹性 变形。但还遗留下部分不能消失的变形，这种 变形称为塑性变形或残余变形。强化阶段颈缩两个塑性指标:断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料低碳钢的为塑性材料卸载定律及冷作硬化1、弹
3、性范围内卸载、再加载2、过弹性范围卸载、再加载即材料在卸载过程中 应力和应变是线形关系， 这就是卸载定律。材料的比例极限增高， 延伸率降低，称之为冷作硬 化或加工硬化。冷作硬化 如把试件拉到超过屈服极限的点然后逐渐 卸除拉力，曲线将沿着斜直线回到点，斜 直线近似平行于。这说明：在卸载过程中 ，应力和应变按直线规律变化。这就是卸 载定律。拉力完全卸除后，应力应变图 中，表示消失了的弹性变形，而表示不再 消失的塑性变形。冷作硬化 卸载后，如在短期内再次加载，则应力和 应变大致上沿卸载时的斜直线变化，直到 点后，又沿曲线变化。可见再次加载时， 直到点以前材料的变形是线性的，过点后 才开始出现塑性变形
4、。比较图211中的和 两条曲线，可见在第二次加载时，其比例 极限(亦即弹性阶段)得到了提高，但塑性变 形和延伸率却有所下降。这种现象称为冷 作硬化。冷作硬化现象经退火后可以消除 。冷作硬化 工程上经常利用冷作硬化来提高材料的弹 性极限。如起重用的钢索和建筑用的钢筋 ，常用冷拔工艺以提高强度。但另一方面 ，零件初加工后，由于冷作硬化使材料变 脆变硬，给下一步加工造成困难，且容易 产生裂纹，往往需要在工序之间安排退火 ，以消除冷作硬化的影响。思考题思考题用这三种材料制成同尺寸拉杆， 请回答如下问题：哪种强度最好？哪种刚度最好？哪种塑性最好？请说明理论依据？三种材料的应力 应变曲线如图，1 23e
5、由上节的试验可知，对于脆性材料，当应 力达到其强度极限时，构件会断裂而破坏 ；对于塑性材料，当应力达到屈服极限时 ，将产生显著的塑性变形，常会使构件不 能正常工作。工程中，把构件断裂或出现 显著的塑性变形统称为破坏。材料破坏时 的应力称为极限应力 失效、安全因素和强度计算失效：由于材料的力学行为而使构件丧失 正常功能的现象。脆性材料拉脆性材料拉max= u拉= b拉塑性材料塑性材料max= u= s拉压构件材料的失效判据：脆性材料压脆性材料压max= u压= b压I. 材料的拉、压许用应力塑性材料： 脆性材料：许用拉应力 其中，ns因数对应于屈服极限的 安全其中，nb对应于拉、压强度的安全因数许用压应力 II. 拉(压)杆的强度条件其中：max拉(压)杆的最大工作应力；材料拉伸(压缩)时的许用应力。. 强度计算的三种类型(3) 许可荷载的确定:FN,max=A (2) 截面选择：(1) 强度校核：例2-7-1 已知一圆杆受拉力P =25 k N ，许用应力 =170MPa ，直径 d =14mm，校核此杆强度。解： 轴力：FN = P =25kN应力：强度校核：结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。例2-7-6 D=350mm，p=1MPa。螺栓 =40MPa，求 螺栓直径。每个螺栓承受轴力为总压力的1/6解：油缸盖受到的力根据强度条件即螺栓的轴力为得即螺栓的直径为
