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1、会计学1材料力学材料力学(ci lio l xu)轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩第一页，共33页。第1页/共33页第二页，共33页。第2页/共33页第三页，共33页。试验条件(tiojin):常温、 静载(under gradually applied lood at room temperature)试验(shyn)标准:GB22887。标准试件(Standard specimen) :如图，圆形试件，板形试件使用Standard specimen 便于相互比较圆形试件又分长试件(l10d)和短试件(l5d)两种标距(Gage Length)l压缩试件: 短圆柱体，短棱柱体试验设备:万能试验机
2、变形仪第3页/共33页第四页，共33页。mild steel（软钢）低碳钢 (low-carbon steel) 如Q235号钢Characteristic:1,弹性阶段Elastic range;2,屈服(qf)阶段Yield range;3,强化阶段Hardening range;4,颈缩阶段Necking rangellAPD=es1,Load deflection diagram in tension about mild steel:tensile diagram(P PL L) diagram:es第4页/共33页第五页，共33页。Pl = E= E( )pss1,1,弹性弹性(t
3、nxng)(tnxng)阶段阶段Elastic rangeElastic rangesp:比例(bl)极限proportional limitse:弹性极限 elastic limitessep = 0 ( )epss工程上常认为为同一点2,2,屈服阶段屈服阶段Yield rangeYield range (流动阶段流动阶段Slip rangeSlip range) P基本不变,L却不断增加,对抛光的试件,可以看到与杆轴线约成45度方向上的条纹(滑移线 slip lines),表明材料此时的塑性变形由剪应力(tmax =s/2)引起。 Yieldpoint (以下屈服点为准)ss:屈服极限屈服
4、极限 Yielding limit 或 流动流动极限极限 Silde limit第5页/共33页第六页，共33页。截面截面及其附近横向尺及其附近横向尺寸显著缩小寸显著缩小, ,出出现所谓现所谓“颈缩颈缩”现象。现象。breaking breaking point(f): point(f): 在在F F点拉断后点拉断后, ,弹性变形弹性变形 ee ee 部部分恢复分恢复(huf)(huf)，剩下塑剩下塑性变形性变形 ep ep (plastic (plastic strain)strain)物体进入(jnr)塑性阶段后，总变形 e ee ep3,3,强化阶段强化阶段Hardening range
5、Hardening rangesb :强度极限强度极限(抗拉强度）抗拉强度） Ultimate strength第6页/共33页第七页，共33页。第7页/共33页第八页，共33页。第8页/共33页第九页，共33页。材料(cilio)分类： 塑性材料(cilio) Ductile materials: d 脆性材料(cilio) Brittle materials: d对Q235钢:ss240MPa,sb390MPa,d2030%,60% psipsi2,断面收缩率断面收缩率(Percentage of Cross-section ):第9页/共33页第十页，共33页。第10页/共33页第十一页
6、，共33页。第11页/共33页第十二页，共33页。第12页/共33页第十三页，共33页。故测不出sbc第13页/共33页第十四页，共33页。第14页/共33页第十五页，共33页。第15页/共33页第十六页，共33页。,试件中部逐渐剥落,形成两个相连的截锥体。后者由于(yuy)润滑使摩擦力减小,产生纵向开裂破坏,其抗压强度也较前者小。在规范中,取立方体的边长为150mm,按前者测出的抗压强度称为标准立方体抗压强度,并用以确定混凝土或石料的等级。 sbc 10 sbtn混凝土的弹性模量规定以s0.4sb时的割线斜率来确定。第16页/共33页第十七页，共33页。n和卸载后和卸载后,塑性变形逐步减小。
7、因此塑性变形逐步减小。因此,工程上常以割线工程上常以割线oa(虚线虚线)的的斜率来定义弹性模量斜率来定义弹性模量第17页/共33页第十八页，共33页。第18页/共33页第十九页，共33页。第19页/共33页第二十页，共33页。玻璃钢的力学性能与所用的玻璃纤维（或玻璃布）和树脂的性能，以及两者的相对用量和相互结合的方式有关。第20页/共33页第二十一页，共33页。受热和冷却不再明显改变状态.如酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料等。不同品种的塑料,由于成分(chng fn)、分子结构的不同,其力学性质差别很大。有些属于塑性材料,有些属于脆性材料。抗拉强度值从几MPa变到上百MPa;断后伸长率从几乎为零变
8、到百分之几百。塑料还是一种粘弹性材料,具有强烈的粘弹性性质。塑料的主要缺点是不耐热,一般只能在100以下长期使用,少数塑料可耐200的高温;塑料在光、热、氧作用下易老化变质。为了满足使用要求,克服主要缺点,在塑料制品中常有各种添加剂;特别是通过高性能纤维增强,便制造出了性能特别优良的现代复合材料。 塑料的典型拉伸应力一应变曲线如图所示。由图可知,它也有弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。图中点对应的应力称为比例极限(或弹性极限)sp;点为屈服点,该点应力称为屈服强度ss;点以后的应力略有下降,变形显著增长;试件最后在c点断裂,相应应力sb为断裂强度(又称拉伸强度)。若在c点断裂,规范规定(gudng
9、)以屈服强度ss 作为断裂强度。第21页/共33页第二十二页，共33页。钢材在高、低温下的力学钢材在高、低温下的力学(l xu)性质性质: 高、低温下材料力学高、低温下材料力学(l xu)性质测定方法和常温下测定相同性质测定方法和常温下测定相同,但试件要处于相应的温度环境之中。但试件要处于相应的温度环境之中。 图4.21为某种碳钢在不同(b tn)温度水平下测得的se 曲线。图4.22为低碳钢(合碳0.15%)的力学性能随温度变化的曲线。 图4.23为一种中碳钢在不同低温条件下所得拉伸图。第22页/共33页第二十三页，共33页。第23页/共33页第二十四页，共33页。 温度对塑料力学性能的影响
10、温度对塑料力学性能的影响 : 塑料是一种不耐热塑料是一种不耐热(nai r)的材料的材料,其力学性能随温其力学性能随温度变化很大。度变化很大。 图4.24为塑料的应变一温度曲线。当温度低于玻璃化温度Tg时,塑料处于玻璃态,具有一定的强度和刚度,应力-应变基本(jbn)成线性关系,是塑料的使用状态。当温度高于Tg 时,塑料将转变为高弹态而成为橡胶；温度进一步升高到Tf时,又由高弹态变成粘流态。温度达到Td塑料分解。 从玻璃态到高弹态,塑料的强度、刚度性能将有大幅度降低,例如弹性模量将下降34个数量级,如图4.25。第24页/共33页第二十五页，共33页。合金钢要在350400以上才显示明显的粘弹
11、性态。n粘弹性的特点是应力、应 变 和 时 间 的 相 关 性 。 主 要(zhyo)表现在产生蠕变Creep、应力松弛Slackness of Strss和弹性后效Elastic Aftereffect等现象上.第25页/共33页第二十六页，共33页。第26页/共33页第二十七页，共33页。2,蠕变、松弛和弹性后效的概念:*应力松弛Slackness of Strss是指在恒定温度和应变的条件下,材料的应力随时间(shjin)的增加而减小的现象。这种现象主要由于材料的弹性变形随时间(shjin)逐渐转变为塑性变形而致。图4.27为一条典型的应力松弛曲线,s0为初始应力。第27页/共33页第二
12、十八页，共33页。 蠕变、应力松弛和弹性后效等现象,对于处于粘弹性状态工作的材料必须加以考虑。例如,汽轮机叶轮上的叶片工作中受到离心力作用,又处于高温环境中,其蠕变变形必须要严格控制在一定限度(xind)内,否则将导致叶片变形过大而与机壳相碰的事故。6 6材料在拉伸和压缩材料在拉伸和压缩(y su)(y su)时的力学性能时的力学性能粘弹性和蠕变、松弛、弹性后效的概念粘弹性和蠕变、松弛、弹性后效的概念第28页/共33页第二十九页，共33页。第29页/共33页第三十页，共33页。(4)(4)金属材料往往金属材料往往(wngwng)(wngwng)强度越高强度越高, ,韧性越低。图韧性越低。图4.164.16示出了某种高强度钢示出了某种高强度钢s0.2s0.2与与1c1c的关系。从强度的观点来看的关系。从强度的观点来看, s0.2, s0.2值越高越好值越高越好, ,但随着但随着s0.2s0.2值的增高值的增高, ,1c1c值严重降低值严重降低, ,这将这将导致产生低应力脆断。因此导致产生低应力脆断。因此, ,不能只强调材料的强度指标不能只强调材料的强度指标, ,而忽略了材料的韧性指标。应二而忽略了材料的韧性指标。应二者兼顾。者兼顾。第30页/共33页第三十一页，共33页。第31页/共33页第三十二页，共33页。第32页/共33页第三十三页，共33页。
材料力学轴向拉伸和压缩学习教案
