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1、力学性能指材料受力时在强度和变形方面表现出来的性能。,塑性变形又称永久变形或残余变形,塑性材料：断裂前产生较大塑性变形的材料,如低碳钢,脆性材料：断裂前塑性变形很小的材料，如铸铁、石料,24 材料拉伸的机械性能,材料的机械性质通过试验测定，通常为常温静载试验。试验方法应按照国家标准进行。,国家标准规定金属拉伸试验方法,（GB2282002),L=10d L=5d,对圆截面试样：,对矩形截面试样：,国家标准不仅规定了试验方法，对试件的形式也作了详细规定当 l=10d 时的试件称为长试件，为推荐尺寸 当 l=5d 时的试件称为短试件，为材料尺寸不足时使用,标准试件,液压式材料试验机材料的力学性能在
2、材料试验机上进行测试。材料试验机的式样有很多，但大多为机械传动或液压传动。,20kN试验机,10kN试验机,电子拉力试验机,拉伸图：P L 曲线,应力应变曲线： s e 曲线,s = P /A0,e = L / L0,一、低碳钢拉伸时的力学性能,弹性阶段, 比例极限, 弹性极限,虎克定律,弹性摸量,屈服阶段, 屈服极限,强化阶段, 强度极限,局部变形阶段,塑性材料的卸载(unloading)过程,f,卸载定律 冷作硬化,材料在卸载过程中应力与应变成线形关系。称为：卸载定律 。,在常温下把材料冷拉到强化阶段，然后卸载，当再次加载时，材料的比例极限提高而塑性降低。这种现象称为冷作硬化。,延伸率 (
3、Percent elongation),截面收缩率(Percent reduction in area),与 表征材料破坏后的塑性变形程度。,与试件的原始尺寸L/d有关； 与试件的原始尺寸无关。,塑性材料,脆性材料,5%, (b)t,几种非金属材料的力学性能,混凝土,木材,机械性能思考题,1,2,3,三种材料的应力 应变曲线如图，,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？,s,e,塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。试判断以下结论哪一个是正确的： （A）屈服应力提高，弹性模量降低； （B）屈服应力提高，塑性降低；
4、 （C）屈服应力不变，弹性模量不变； （D）屈服应力不变，塑性不变。 正确答案是（ ）,低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于的数值，有以下4种答案，请判断哪一个是正确的： （A）比例极限； （B）屈服极限； （C）强度极限； （D）弹性极限。 正确答案是（ ）,B,B,根据图示三种材料拉伸时的应力应变曲线，得出如下四种结论，请判断哪一个是正确的： （A）强度极限 （1）（2） （3）；弹性模量 E（1） E（2） E（3）；延伸率 （1） （2） （3） ； （B）强度极限 （2） （1） （3）；弹性模量 E（2） E（1） E（3）；延伸率 （1） （
5、2） （3） ； （C）强度极限 （3）（1） （2）；弹性模量 E（3） E（1） E（2）；延伸率 （3） （2） （1） ； （D）强度极限 （1）（2） （3）；弹性模量 E（2） E（1） E（3）；延伸率 （2） （1） （3）； 正确答案是（ ）,B,关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，请判断哪一个是正确的： （A）应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效； （B）应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效； （C）应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效； （D）应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效。 正确答案是（ ）,C,关于 有如下四种论述，请判断
6、哪一个是正确的： （A）弹性应变为0.2%时的应力值； （B）总应变为0.2%时的应力值； （C）塑性应变为0.2%时的应力值； （D）塑性应变为0.2时的应力值。 正确答案是（ ）,C,低碳钢加载卸载 再加载路径有以下四种，请判断哪一个是正确的： （A）OAB BC COAB ； （B）OAB BD DOAB ； （C）OAB BAOODB； （D）OAB BD DB。 正确答案是（ ）,D,关于材料的力学一般性能，有如下结论，请判断哪一个是正确的： （A）脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力； （B）脆性材料的抗拉能力高于其抗压能力； （C）塑性材料的抗拉能力高于其抗压能力； （D）脆性材料的
7、抗拉能力等于其抗压能力。 正确答案是（ ）,A,2、 高温、常时工作的构件，会产生蠕变和松弛,几个概念：,1、 高温对材料的力学性能有影响,4、松弛(Relaxation)：应变保持不变，应力随时间增加而降低的现象,3、蠕变(Creep)：应力保持不变，应变随时间增加而增加的现象,26 *温度和时间对材料力学性能的影响,一、应力速率对材料力学性能的影响,总趋势:,温度升高,E、S 、b下降，、 增大,温度下降, b增大、 减小,温度对低碳钢力学性能的影响,二、短期静载下温度对材料力学性能的影响,温度对铬锰合金力学性能的影响,温度降低，塑性降低，强度极限提高,温度降低，b增大，为什么结构会发生低
8、温脆断？,三、高温、长期静载下材料的力学性能,金属材料的高温蠕变(Creep)（碳钢350C以上）,B,A,C,D,材料的蠕变曲线,温度越高蠕变越快,应力越高蠕变越快,三、应力松弛（stress relaxation）在一定的高温下，构件上的总变形不变时，弹性变形会随时间而转变为塑性变形，从而使构件内的应力变小 称为应力松弛,蠕变示意图,随时间增加，伸长量在不变的载荷作用下继续增加的现象。,静载P作用下的伸长量：0,一细金属线预先有应变后保持不变，应力随时间增加而降低的现象。,松弛示意图,四、冲击荷载下材料力学性能 冲击韧度转变温度,温度降低，b增大，结构反而还发生低温脆断 原因何在？,温度降低，b 增大， 但材料的冲击韧性下降 且抗断裂能力基本不变，所以，结构易发生低温 脆断,1.冲击试验试件, “U”型口试件的冲击韧性：,“V”型口试件的冲击韧性：, 冷脆：温度降低，冲击韧性下降的现象称为冷脆,习 题,2-13，预习“材料力学实验讲义”,
