号 2.斜截面上的应力 F=F A.= A-气=无背mu=dcma =Pa cosa=a cosia t-p,smn a-gcosa.sin a-3sn 2a 讨论 (1)ō。、t.均为α的函数，随斜截面的方向而变化。 (2)当a=0°时，o.m=c、t。=0横截面上。 当a=45°时，m=号、o,=号 当a=90°时，o。=t。=0平行于轴线纵截面。 §2.4材料拉伸时的力学性能 材料在外力作用下表现出变形及破坏的特性。材料的宏观力学性能主要 依靠实验方法测定。如材料的比例极限σ，弹性极限。，屈服极限。，延伸 率6，断面收缩率中，弹性模量E,横向变形因数（泊松比）μ等。 载荷静载 动载 试验 常温 温度高度 低温
A F = 2．斜截面上的应力 F = F cos A A = = = = cos = cos A F A F A F p = = = = = sin 2 2 sin cos sin cos cos2 pa p 讨论 （1） 、 均为 的函数，随斜截面的方向而变化。 （2）当 = 0 °时， max = 、 = 0 横截面上。 当 = 45 °时， 2 max = 、 2 = 当 = 90 °时， = = 0 平行于轴线纵截面。 §2.4 材料拉伸时的力学性能 材料在外力作用下表现出变形及破坏的特性。材料的宏观力学性能主要 依靠实验方法测定。如材料的比例极限 p ，弹性极限 e ，屈服极限 s ，延伸 率 ，断面收缩率ψ，弹性模量 E，横向变形因数（泊松比）μ等。 低温 高度 常温 温度 动载 静载 载荷 试验
常温、静载下拉伸试验是确立材料力学性能的最基本试验。 试验设备：万能材料试验机。 圆截面：1=5d域1=10d 04125 标准试件矩型截面：1=5.65√A或 1=11.3A 以低碳钢（含碳量低于0.3%的碳素钢） 为例介绍拉伸试验。 一、低碳钢(Q235)拉伸时的力学性能 (1)夹持试件 (2)油压缓慢加载使试件受拉 (3)记录F~△L测试数值 (4)直至拉断，观察力与变形的全过程 (5)绘制F~△L拉伸曲线（自动绘图） (6)清除尺寸影响作o~ε曲线，根据曲 线特征大致分为四个阶段研究材料力学性能。 1.弹性阶段(Ob) 此阶段的变形为弹性变形 [(oa)直线段c。一比例极限 当c≤o时 o=Ee(胡克定律) ob E=。=ana弹性模量E,比例常数线弹性) (ab)非直线段（非线弹性） O。_弹性极限
常温、静载下拉伸试验是确立材料力学性能的最基本试验。 试验设备：万能材料试验机。 标准试件 = = = = l A l A l d l d 11.3 5.65 5 10 矩型截面： 或 圆截面： 或 以低碳钢（含碳量低于 0.3%的碳素钢） 为例介绍拉伸试验。 一、低碳钢（Q235）拉伸时的力学性能 （1）夹持试件 （2）油压缓慢加载使试件受拉 （3）记录 F~ΔL 测试数值 （4）直至拉断，观察力与变形的全过程 （5）绘制 F~ΔL 拉伸曲线（自动绘图） （6）清除尺寸影响作σ~ε曲线，根据曲 线特征大致分为四个阶段研究材料力学性能。 1．弹性阶段（Ob） 此阶段的变形为弹性变形 ( ) = = = 弹性极限 （ ）非直线段 非线弹性 弹性模量 比例常数（线弹性） （胡克定律） 当 时 直线段 —比例极限 _ ab ( ) tan , (oa) ob e p p E E E
2.屈服阶段(bc) 屈服现象：当应力超过b点后，应力先 是下降后是微小波动，曲线出现接近水平 线小锯齿形线段。即应力不再增加，但应变显著增加，此现象称为屈服。 *观察测力度盘指针停走或后退。 *观察试件表面可见大致与轴线成45°方向上有细线，称为滑移线。因 为45°方向上剪应力最大。材料内部晶格沿45°方向滑动： *σ。一一屈服极限。（下屈服点） *屈服阶段主要产生塑性变形。 *屈服极限为重要的强度指标。 3.强化阶段(ce) *材料抵抗变形的能力又继续增加，即随着试件继续变形，外力也必须 增大，此现象称为材料强化。 *·。一一强度极限，发生断裂时的应力 4.局部变形阶段（颈缩）(ef) 试件局部范围横向尺寸急剧缩小，称为颈缩。 5.延伸率和断面收缩率 试件拉断后，弹性变形消失，而塑性变形保留下来。 延伸率： 6-4-'x100% 6,=4x10%=6(塑性应变)
2．屈服阶段（bc） 屈服现象：当应力超过 b 点后，应力先 是下降后是微小波动，曲线出现接近水平 线小锯齿形线段。即应力不再增加，但应变显著增加，此现象称为屈服。 * 观察测力度盘指针停走或后退。 * 观察试件表面可见大致与轴线成 45°方向上有细线，称为滑移线。因 为 45°方向上剪应力最大。材料内部晶格沿 45°方向滑动。 * σs——屈服极限。（下屈服点） * 屈服阶段主要产生塑性变形。 * 屈服极限为重要的强度指标。 3．强化阶段（ce） * 材料抵抗变形的能力又继续增加，即随着试件继续变形，外力也必须 增大，此现象称为材料强化。 *σb——强度极限，发生断裂时的应力 4．局部变形阶段（颈缩）（ef） 试件局部范围横向尺寸急剧缩小，称为颈缩。 5．延伸率和断面收缩率 试件拉断后，弹性变形消失，而塑性变形保留下来。 延伸率： 100% 1 − = l l l = = 100% l l （塑性应变）
【一一原标距 1一一拉断后标距长度 塑性指标： 8>5%— 一塑性材料，钢、铜、铝 6<5%一一脆性材料，铸铁、玻璃、陶瓷 断面收缩率： .410% A一一试件原截面面积 A1一一拉断后颈缩处断面面积 6.卸载定律及冷作硬化 试件若拉到强化阶段，如d点卸载，则沿(dd')直线变化，短期内再 加载，仍然沿(dd')直线上升，说明比例极限提高，而延伸率降低，这种 现象称为冷作硬化现象。 「a.冷拔工艺，提高强度（如起重钢索，建筑用钢筋） 工程应用b.喷丸处理，提高表面强度（如机器零件表面形成冷硬层，提高抗疲劳强度） c滚压工艺，提高疲劳强度 缺陷：由于初加工，冷作硬化，使零件变硬变 1600 1600 脆，给机加工带来困难，为便于加工，需退火消除 120 冷硬层。 1100 1000 二、其他塑性材料拉伸时的力学性能 其他塑性材料：中碳钢、高碳钢、合金钢、铝 合金、青铜、黄铜。 051015202530354045505
l——原标距 l1——拉断后标距长度 塑性指标： δ>5%——塑性材料，钢、铜、铝 δ<5%——脆性材料，铸铁、玻璃、陶瓷 断面收缩率： ψ 1 100% − = A A A A——试件原截面面积 A1——拉断后颈缩处断面面积 6．卸载定律及冷作硬化 试件若拉到强化阶段，如 d 点卸载，则沿（dd′）直线变化，短期内再 加载，仍然沿（dd′）直线上升，说明比例极限提高，而延伸率降低，这种 现象称为冷作硬化现象。 滚压工艺，提高疲劳强度 喷丸处理，提高表面强度 如机器零件表面形成冷硬层，提高抗疲劳强度 冷拔工艺，提高强度 如起重钢索，建筑用钢筋 工程应用 . . ( ) . ( ) c b a 缺陷：由于初加工，冷作硬化，使零件变硬变 脆，给机加工带来困难，为便于加工，需退火消除 冷硬层。 二、其他塑性材料拉伸时的力学性能 其他塑性材料：中碳钢、高碳钢、合金钢、铝 合金、青铜、黄铜
讨论 ①有明显的四个阶段Q345(16Mn),Q235钢：无屈服阶段：黄铜(H62): 无屈服，无颈缩：高碳钢(T10A) ②名义屈服极限σ02（对无屈服阶段的材料)通常以产生0.2%的塑性应 变所对应的应力值作为名义屈服应力，作为屈服指标。 ③对各种碳素钢的比较表明：随着含碳量的增加，屈服极限，强度极 限提高，但延伸率降低，说明强度提高，塑性降 低，如合金钢，工具钢等。 ④强度又高，塑性又好的材料，始终是材料 科学研究的方向。如南京长江大桥，采用16M 钢比采用A3钢节约成本15%，解放牌汽车降低 40%,寿命提高20%。 20MPa大气压的大型尿素合成塔为高压容器 % 采用18 MnMoNb合金钢比采用碳钢节约60%。 0.2% 三、铸钢拉伸时的力学性能 (1)较低应力下被拉断 (2)无明显直线段，无屈服，无颈缩 (3)延伸率低属脆性材料，6<5% (4)弹性模量E随应力的大小而变化。因此 以σ~ε曲线开始部分的割线斜率作为弹性模 0 灰铁G~e曲线8 量，称为割线弹性模量，近似认为材料服从胡克 定律
讨论 ①有明显的四个阶段 Q345（16Mn）,Q235 钢；无屈服阶段：黄铜（H62）； 无屈服，无颈缩：高碳钢(T10A) ②名义屈服极限σ0.2（对无屈服阶段的材料）通常以产生 0.2%的塑性应 变所对应的应力值作为名义屈服应力，作为屈服指标。 ③对各种碳素钢的比较表明：随着含碳量的增加，屈服极限，强度极 限提高，但延伸率降低，说明强度提高，塑性降 低，如合金钢，工具钢等。 ④强度又高，塑性又好的材料，始终是材料 科学研究的方向。如南京长江大桥，采用 16Mn 钢比采用 A3 钢节约成本 15％，解放牌汽车降低 40％，寿命提高 20％。 20MPa 大气压的大型尿素合成塔为高压容器 采用 18MnMoNb 合金钢比采用碳钢节约 60％。 三、铸钢拉伸时的力学性能 ⑴较低应力下被拉断 ⑵ 无明显直线段，无屈服，无颈缩 ⑶ 延伸率低属脆性材料， <5% ⑷ 弹性模量 E 随应力的大小而变化。因此 以 ~ε曲线开始部分的割线斜率作为弹性模 量，称为割线弹性模量，近似认为材料服从胡克 定律