材料力学测试原理及试验课件.ppt

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1、材料力学测试原理及实验南京航空航天大学力学中心二○○四年七月第四章金属材料力学性能测试§4.4金属材料扭转时的力学性能§4.3金属材料压缩时的力学性能§4.2金属材料拉伸时的力学性能§4.1概述§4.1概述金属材料在外力作用下所表现出的诸如强度、塑性、弹性等等力学特性称为材料的力学性能，而衡量金属材料力学性能的指标统称为力学（机械）性能指标，这些指标是通过实验来确定的。本章就依据国家标准来讨论这些指标的意义及测定方法。§4.2金属材料拉伸时的力学性能拉伸实验室是测定材料力学性能的最常用的一种方法。按国标GB6397—86《金属材料试验试样》规定，拉伸试样分为比例试样和

2、定标距试样两种。一、拉伸试样其中为试样标距，为试样横截面面积，比例系数，一般取5.65或11.3，前者称短试样，后者称长试样。1、比例计算（1）比例计算的标距和横截面面积之间存在如下比例关系，即§4.2金属材料拉伸时的力学性能（2）对于圆截面试样，短长比例试样的标距分别取和。工作部分长度，一般不小于。（3）圆截面试样的形状如图所示，它分为三个部分。§4.2金属材料拉伸时的力学性能定标距试样的原始标距与横截面间无比例关系，一般取，。2、定标距试样§4.2金属材料拉伸时的力学性能由于而均为常量，故两图形形状相同。二、拉伸图及应力—应变图下图为低碳钢的拉伸图和应力—应变图。§

3、4.2金属材料拉伸时的力学性能三、力学性能测试1、具有物理屈服现象的金属材料，其拉伸曲线的类型有如下一些情况：（一）物理屈服性能指标§4.2金属材料拉伸时的力学性能无特殊要求的情况下，一般只测量屈服点或下屈服点。3）下屈服点：2）上屈服点：1）屈服点：2、各项物理屈服性能指标定义如下：§4.2金属材料拉伸时的力学性能（二）规定微量塑性伸长应力指标（2）逐级施力法（1）图解法的两种测试方法：定义：试样标距部分的非比例伸长达到规定的原始百分比时的应力，这种应力是在试样受力的条件下测定的，它反映材料在拉力作用下抵抗微量塑性变形的抗力。1、规定非比例伸长应力§4.2金属材料拉伸

4、时的力学性能2、规定残余伸长应力的测试方法定义：试样卸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。这种应力是在卸力后测定的。§4.2金属材料拉伸时的力学性能3、关于和的几点说明1）一般可将（或）作为条件比例极限，将（或）作为屈服强度。§4.2金属材料拉伸时的力学性能2）对于同一试样而言，在规定伸长率相同的条件下，和一般并不相同。前者是在试验力作用下测定的，其非比例伸长包括滞弹性伸长和塑性伸长两部分，而后者是在卸力之后测定的，滞弹性伸长已随试验力卸除而消失，甚至随着时间的延长，其塑性伸长由于加力时的不均匀塑性变形所产生的残余应力的反作用，也消失一部分，在拉

5、伸曲线上为卸力线不平行于加力线的线弹性段，而是朝向原点方向微弯。§4.2金属材料拉伸时的力学性能§4.2金属材料拉伸时的力学性能3）若材料的、差别不大，或对测试法无要求时，此时也就不必区分和而统一成。4、规定总伸长应力（2）引伸计法（1）图解法2）测试方法：1）定义：试样标距部分的总伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。规定总伸长与规定非比例伸长之间相差弹性比例伸长。§4.2金属材料拉伸时的力学性能（2）一般中、低强度钢可用等效。（1）规定总伸长与规定非比例伸长之间相差弹性比例伸长。3）关于的几点说明§4.2金属材料拉伸时的力学性能式中：：试样断后标距长度（mm）（三）

6、材料的塑性指标及其测定：试样原始标距长度。1）定义：试样拉断后，其标距部分的伸长与原始标距的百分比。1、断后伸长率§4.2金属材料拉伸时的力学性能2、移位法。1、直测法。2）的测定方法§4.2金属材料拉伸时的力学性能3）试样尺寸对的影响说明对于塑性材料，断裂前变形集中在缩颈处，距离断口位置越远，变形越小。因此，断口在标距间的位置对延伸率是有影响的。也就是说试样断裂后的塑性变形可分为两部分：1、颈缩出现前的均匀伸长。2、颈缩出现后的局部伸长。其中与原始的标距长度有关；与原始横截面面积有关。§4.2金属材料拉伸时的力学性能矩形试样的短试样矩形试样的长试样圆试样的短试样圆试样

7、的长试样因此为了同材料得到相同的断后伸长率必须使常数，因此有有关系式：§4.2金属材料拉伸时的力学性能1)的定义：试样拉断后，颈缩处横截面面积的最大缩减量与原始横截面面积的百分比。2、断后收缩率2）的测定为试样断裂后，颈缩处最细部分的横截面面积。式中：为试样原始横截面面积；§4.2金属材料拉伸时的力学性能1）的定义：指材料拉伸时，应力应变在线形比例范围内，应力与应变之比。即2）的测定方法（四）材料的弹性指标及其测定2、拟合法1、作图法1、弹性模量（又称杨氏模量）§4.2金属材料拉伸时的力学性能2、弦线模量与切线模量对于拉伸过程中无明显线弹