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材料力学性能
目录
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工程应力应变和真应力应变
加工硬化
强度、塑性、韧性的表征
硬度
单向静拉伸试验
单向静拉伸试验是指在室温、大气环境中,对长棒状试样(横截面可为圆形或矩形)沿轴向缓慢施加单向拉伸载荷,使其伸长变形直到断裂的过程。
一种电子拉伸试验机示意图
工程应力的定义为
б= P/A0
式中,P为载荷;A0为试样工作段的原始横截面积。应力的法定计量单位为MPa或Pa。
工程应变的定义为
Є=Δl/l0
式中, Δl为试样长度方向上的伸长量;l0为试样工作段的原始标距长度
拉伸曲线
在e点以下为弹性变形阶段
从e点到k点为塑性变形阶段
试样在k点发生断裂
载荷—伸长曲线
应力—应变曲线
加工硬化
金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象,又称冷作硬化。
产生加工硬化的原因
金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。在纳米材料中也会出现加工硬化现象,此时的硬化行为多认为和位错运动密切相关。
真应力—应变曲线
真实应力 S =
与瞬时截面积相应的拉伸力
瞬时截面积
当拉伸力P有一增量 dP 时,试样在瞬时长度l的基础上也有一增量dl,于是应变的微分增量应该是 de = dl/l,则试样自l0至l后,总的真应变量为
e = = =ln
工程应变є和真应变e之间的关系为
e = ln = ln( ) = ln (1+ є)
真应力与工程应力之间的关系为
S = б(1+ є)
真应力—应变曲线示意图
单向静拉伸力学性能指标
比例极限бp
弹性极限бe
屈服强度бs
抗拉强度бb
1
伸长率和断面收缩率
2
韧度
3
比例极限бp是能保持应力与应变成正比关系的最大应力,即在应力—应变曲线上刚开始偏离直线时的应力
бp=
弹性极限бe是材料发生可逆的弹性变形的上限应力值。应力超过此值,则材料开始发生塑性变形
бe=
屈服极限бs是应力—应变曲线上屈服平台的应力

бs=
抗拉强度бb是由试样拉断前最大载荷所决定的条件临界应力,即试样所能承受的最大载荷Pb除以原始截面积A0

бb=