第01章 金属拉伸曲线

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1、金属力学性能金属力学性能刘文娟刘文娟20142014年春年春 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系2本章内容本章内容1.金属力学性能基本概念金属力学性能基本概念2.单向拉伸试验特点单向拉伸试验特点3.拉伸曲线拉伸曲线4.拉伸力学性能指标拉伸力学性能指标5.几个基本概念几个基本概念 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系31.1.金属力学性能基本概念金属力学性能基本概念 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与

2、冶金工程系41.1.金属力学性能基本概念：应力及应力类型金属力学性能基本概念：应力及应力类型p 工程构件可能受到的应力类型有：拉伸、压缩、剪切、扭工程构件可能受到的应力类型有：拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等转、弯曲等 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系52.2.单向拉伸试验特点单向拉伸试验特点应力状态应力状态：单向拉应力，应力状态简单，最常用的力学性能试验方法：单向拉应力，应力状态简单，最常用的力学性能试验方法拉伸试验反映的信息拉伸试验反映的信息：弹性变形、塑性变形和断裂（三种基本力学行：弹性变形、塑性变形和断裂（三种基本力

3、学行为），能综合评定力学性能。为），能综合评定力学性能。通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重要的要的力学性能指标力学性能指标，它是材料的基本力学性能。，它是材料的基本力学性能。a. a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。b.b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂性能。提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂性能。c. c.研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能时，都要测定研究新材料，或合理使用现有材料和改善其

4、力学性能时，都要测定材料的拉伸性能。材料的拉伸性能。 注意：拉伸试验的应力状态、加载速率、温度、试样等都有严注意：拉伸试验的应力状态、加载速率、温度、试样等都有严格规定（方法：格规定（方法：GB/T228-2002GB/T228-2002；试样：；试样：GB/T6397-1986GB/T6397-1986）。）。 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系62.2.单向拉伸试验特点单向拉伸试验特点试验条件和样品要符合标准工程应力：engstress= P/A0A0原始截面积真应力：truestress= P/AA = 实时截面积 南

5、京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系72.2.单向拉伸试验特点：应力单向拉伸试验特点：应力 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系82.2.单向拉伸试验特点：应变单向拉伸试验特点：应变 应变用来描述塑性变形和弹性变形程度应变用来描述塑性变形和弹性变形程度 单位长度上的变化量：单位长度上的变化量： =L/L0 无单位无单位(m/m, mm/mm) 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系92.2.单向拉

6、伸试验特点：应力与应变举例单向拉伸试验特点：应力与应变举例 图中丝的截面积为图中丝的截面积为1mm2,长度为长度为100mm. 在丝的下方悬挂在丝的下方悬挂10Kg物体，丝的长度变成了物体，丝的长度变成了100.5mm. 计算：丝中的应力；丝的应变量计算：丝中的应力；丝的应变量p 应力：应力：9.89.810/1 10/1 （N/ mmN/ mm2 2) )989810106 6PaPa98MPa98MPap 应变：应变：(100.5-100)/100=0.005(100.5-100)/100=0.0050.5%0.5% 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料

7、与冶金工程系金属材料与冶金工程系103.3.拉伸曲线拉伸曲线 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系113.3.拉伸曲线拉伸曲线- -典型的拉伸曲线典型的拉伸曲线 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系12 弹性变形阶段弹性变形阶段 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系13屈服点屈服点 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系14 屈

8、服发生后的卸载屈服发生后的卸载 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系15 均匀塑性变形阶段均匀塑性变形阶段 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系16 颈缩阶段颈缩阶段 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系173.3.拉伸曲线：弹性变形拉伸曲线：弹性变形原子间的距离发生伸长和缩短，但原子间的结合键并没有发生破坏卸载后变形迅速恢复 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金

9、属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系183.3.拉伸曲线：塑性变形拉伸曲线：塑性变形相邻原子改变，改变后 又会迅速产生新的平衡卸载后产生不可恢复的永久变形 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系19塑性变形一定导致断裂吗？塑性变形一定导致断裂吗？p一些材料可以承受一定的塑性变形而不破坏一些材料可以承受一定的塑性变形而不破坏p一些材料承受一定塑性变形就会发生破坏，如桥一些材料承受一定塑性变形就会发生破坏，如桥梁混凝土，陶瓷，等梁混凝土，陶瓷，等 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系

10、金属材料与冶金工程系20基本设计准则基本设计准则 施加的应力必须小于材料的强度施加的应力必须小于材料的强度强度就是材料变形和断裂的临界应力强度就是材料变形和断裂的临界应力 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系214.4.拉伸力学性能指标（拉伸力学性能指标（1 1）弹性模量）弹性模量E E p大多数的工程材料都可以看作弹性体，因大多数的工程材料都可以看作弹性体，因此弹性模量具有普遍性此弹性模量具有普遍性 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系22弹性模量E: 单纯

11、弹性变形过程中应力与应变的比值。 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系23A= 刚度大B= 刚度小 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系24材料的弹性模量具有组织不敏感性！ 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系25悬臂梁挠度与弹性模量悬臂梁挠度与弹性模量 南京工业大学材料科学与工程南京工业大学材料科学与工程 学院学院 金属材料与冶金工程系金属材料与冶金工程系26 4. 4.拉伸力学性能指标（拉