彈性極限、屈服極限、抗拉極限應(yīng)力-應(yīng)變曲線

1、應(yīng)力應(yīng)變曲線,力學(xué)性質(zhì)：在外力作用下材料在變形和破壞方面所表現(xiàn)出的力學(xué)性能,試件和實(shí)驗(yàn)條件,常溫、靜載,一、拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線,1、 試件,1）材料類型： 低碳鋼： 灰鑄鐵,2標(biāo)準(zhǔn)試件,塑性材料的典型代表； 脆性材料的典型代表,2）標(biāo)準(zhǔn)試件,標(biāo)距： 用于測試的等截面部分長度,尺寸符合國標(biāo)的試件,圓截面試件標(biāo)距：L0=10d0或5d0,2、試驗(yàn)機(jī),3、低碳鋼拉伸曲線,明顯的四個(gè)階段,1、彈性階段ob,比例極限,彈性極限,2、屈服階段bc（失去抵抗變形的能力,屈服極限,3、強(qiáng)化階段ce（恢復(fù)抵抗變形的能力）（均勻塑性變形,強(qiáng)度極限（對最大均勻塑性變形的抗力,4、局部徑縮階段ef,1)彈性階段 比

2、例極限p oa段是直線，應(yīng)力與應(yīng)變在此段成正比關(guān)系，材料符合虎克定律，直線oa的斜率 就是材料的彈性模量，直線部分最高點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值記作p，稱為材料的比例極限。曲線超過a點(diǎn)，圖上ab段已不再是直線，說明材料已不符合虎克定律。但在ab段內(nèi)卸載，變形也隨之消失，說明ab段也發(fā)生彈性變形，所以ab段稱為彈性階段。b點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值記作e ，稱為材料的彈性極限。 彈性極限與比例極限非常接近，工程實(shí)際中通常對二者不作嚴(yán)格區(qū)分，而近似地用比例極限代替彈性極限,2)屈服階段 屈服點(diǎn) 曲線超過b點(diǎn)后，出現(xiàn)了一段鋸齒形曲線，這階段應(yīng)力沒有增加，而應(yīng)變依然在增加，材料好像失去了抵抗變形的能力，把這種應(yīng)力不增加而

3、應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象稱作屈服，bc段稱為屈服階段。屈服階段曲線最低點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力 稱為屈服點(diǎn)(或屈服極限)。在屈服階段卸載，將出現(xiàn)不能消失的塑性變形。工程上一般不允許構(gòu)件發(fā)生塑性變形，并把塑性變形作為塑性材料破壞的標(biāo)志，所以屈服點(diǎn) 是衡量材料強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo),3)強(qiáng)化階段 抗拉強(qiáng)度 經(jīng)過屈服階段后，曲線從c點(diǎn)又開始逐漸上升，說明要使應(yīng)變增加，必須增加應(yīng)力，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱作強(qiáng)化，ce段稱為強(qiáng)化階段（加工硬化）。曲線最高點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值記作， 稱為材料的抗拉強(qiáng)度(或強(qiáng)度極限)，它是衡量材料強(qiáng)度的又一個(gè)重要指標(biāo),4)縮頸斷裂階段 曲線到達(dá)e點(diǎn)前，試件的變形是均勻發(fā)生的，曲線到

4、達(dá)e點(diǎn)，在試件比較薄弱的某一局部(材質(zhì)不均勻或有缺陷處)，變形顯著增加，有效橫截面急劇減小，出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象，試件很快被拉斷，所以ef段稱為縮頸斷裂階段,4.塑性指標(biāo) 試件拉斷后，彈性變形消失，但塑性變形仍保 留下來。工程上用試件拉斷后遺留下來的變形 表示材料的塑性指標(biāo)。常用的塑性指標(biāo)有兩個(gè),伸長率,斷面收縮率,L1 試件拉斷后的標(biāo)距 L 是原標(biāo)距 A1 試件斷口處的最小橫截面面積 A 原橫截面面積,值越大，其塑性越好。一般把 5的材料稱為塑性材料，如鋼材、銅、鋁等；把 5的材料稱為脆性材料，如鑄鐵、混凝土、石料等,工程應(yīng)用：冷作硬化,1、彈性范圍內(nèi)卸載、再加載,2、過彈性范圍卸載、再加載,即材

5、料在卸載過程中應(yīng)力和應(yīng)變是線形關(guān)系，這就是卸載定律,材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化,對于脆性材料（鑄鐵），拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線為微彎的曲線，沒有屈服和徑縮現(xiàn)象，試件突然拉斷。斷后伸長率約為0.5%。為典型的脆性材料,bt拉伸強(qiáng)度極限（約為140MPa）。它是衡量脆性材料（鑄鐵）拉伸的唯一強(qiáng)度指標(biāo),5、灰鑄鐵,常溫、靜載,9-5,二、壓縮時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線,1、試樣及試驗(yàn)條件,2、低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn),金屬材料的壓縮試樣，一般制成短圓柱形，柱的高度約為直徑的1.5 3倍，試樣的上下平面有平行度和光潔度的要求非金屬材料，如混凝土、石料等通常制成正方形,低碳鋼是塑性材料，壓縮時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖， 如圖示,在屈服以前，壓縮時(shí)的曲線和拉伸時(shí)的曲線基本重合，屈服以后隨著壓力的增大，試樣被壓成“鼓形”，最后被壓成“薄餅”而不發(fā)生斷裂，所以低碳鋼壓縮時(shí)無強(qiáng)度極限,3、灰鑄鐵,曲線沒有明顯的直線部分，應(yīng)力較小時(shí)，近似認(rèn)為符合虎克定律。曲線沒有屈服階段，變形很小時(shí)沿與軸線大約成45的斜截面發(fā)生破裂破壞。曲線最高點(diǎn)的應(yīng)力值 稱為抗壓強(qiáng)度,鑄鐵材料抗壓性能遠(yuǎn)好于抗拉性能，這也是脆性材料共有的屬性。因此，工程中常用鑄鐵等脆性材料作受壓構(gòu)件，而不用作受拉構(gòu)件,塑性材料和脆性材料力學(xué)性能比較,塑性材料,脆性材料,斷裂前有很大塑性變形,斷裂前變形很