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1、年级三系科目机械基础课时课题材料在拉伸和压缩时的力学性能课堂类型讲授教法重点熟练绘制应力-应变曲线图难点熟练绘制应力-应变曲线图教 学 过 程 材料在拉伸和压缩时的力学性能一、 材料的拉伸和压缩试验1拉伸试件 L = 10d 或 L = 5d （圆形截面） 或 （矩形截面）式中A为矩形截面的面积。2压缩试件 L/d或L/b规定为13。 3主要设备 一是加力、测力的机器，通常采用万能试验机，也可用拉力机或压力机；一是测量变形的仪器，通常采用的有杠杆变形仪、镜式引伸仪、电阻应变仪等。4试验条件：常温、静载。二、 低碳钢试件的拉伸图及其力学性能 低碳钢是工程上使用广泛、用量最大的一种钢材，它的力学性
2、能有较大的代表性，所以我们首先来讨论这种材料。1 拉伸图一般万能试验机上备有自动绘图设备，可以绘出试件在试验过程中工作段的伸长和荷载间的关系曲线，此曲线通常以横坐标代表试件工作段的伸长量L，而以纵坐标代表万能试验机上的荷载P，习惯上称为试件的拉伸图。由图可见，低碳纲在整个拉伸试验过程中，其工作段的伸长量与荷载间的关系大致可分为以下四个阶段。第阶段弹性阶段 在这一阶段开始后的绝大部分中，P与L保持直线关系，即P与L成正比。第阶段屈服阶段或流动阶段 在变形继续增长的过程中，荷载保持在某一数值附近上下波动。如果略去这一微小的变化，则可认为荷载保持不变，而变形继续迅速增加，这一现象通常称为屈服或流动。
3、若试件表面经过抛光，此时可见到与轴线成450方向的条纹，它们是由于材料沿试件的最大剪应力面发生滑移而出现的，称为滑移线。 第阶段强化阶段 经过屈服阶段以后，P与L恢复曲线上升的关系，直到拉伸图的最高点。在这一阶段中，如果不增加荷载，则变形也不发展。试件在强化阶段中的变形主要是塑性变形，可以较明显地看到整个试件的横向尺寸在缩小。第阶段局部变形阶段 从曲线最高点到试件断裂的一点是材料的破坏阶段。试件某一段内的横截面开始收缩，出现所谓“颈缩”现象。在此阶段，由于“颈缩”部分的横截面面积急剧缩小，因此，荷载反而下降，一直到试件被拉断。卸载规律若在强化阶段中停止加载，并将荷载缓慢减少即卸载，则可看到，拉
4、伸图中的P-L曲线将按直线规律下降，这条直线EF与弹性阶段的直线近乎平行。由此可见，在强化阶段中，试件的变形包括两个部分：塑性变形LS，弹性变形Le。在卸载过程中弹性变形Le逐渐消失，只留下塑性变形LS。若卸载后又立即加载，则P-L曲线仍沿EF上升，到达E点后，又大致上顺着拉伸图的原有关系曲线继续发展，直至破坏。冷作硬化经过一次拉伸并达到强化阶段的试件，当再加载时，试件在线弹性范围内所能承受的最大荷载将增大，而塑性变形则相应减少，这一现象通常称为冷作硬化。工程上常利用这一特性来提高钢筋和钢缆绳等构件在线弹性范围内所能承受的最大荷载。冷作时效若试件经过拉伸至强化阶段卸载，不立即加载，而是经过一段时间后再加载，则其线弹性范围内的最大荷载进一步提高。这种现象称为冷作时效。低碳钢拉伸试件的断口呈杯状，靠近表面部分有约450方向的斜面。2 应力应变曲线及其特征试件的拉伸图只能代表试件的力学性能,它与试件的粗细和长度有很大的关系。为了反映材料的力学性能，必须消除试件尺寸的影响。为此我们将拉伸图的纵坐标除以试件的原横截面面积A，同时将横坐标除以试件的原长L，这样得到的曲线，与试件的尺寸无关，可以代表材料的力学性能。此曲线称为应力应变曲线，即 教 学 过 程曲线。小结熟练绘制应力-应变曲线图作业情况
