材料在拉伸和压缩时的力学性能

6.16，6.17 低碳钢的拉压性能和铸铁的性能比较模糊。
材料在拉伸和压缩时的力学性能 材料在拉伸和压缩时的力学性能
不同材料在受力时表现出的力学性 能各不相同。 能各不相同。材料的力学性能由试验测 低碳钢(含碳量不大于0.25 0.25％ 定。低碳钢(含碳量不大于0.25％的碳素 钢)和铸铁是在力学性能上具有代表性的 材料，本节主要介绍这两种材料在常温、 材料，本节主要介绍这两种材料在常温、 静载条件下轴向拉伸和压缩时的力学性 能。
一、材料在拉伸时的力学性能
1、拉伸试验 标准试件和试验设备 按照国家标准《 金属拉伸试验试样》(GB6397 6397— 按照国家标准 《 金属拉伸试验试样 》(GB6397 86)制成标准试件( 86)制成标准试件(图6-7)。试件的几何形状和受力条 件都符合轴向拉伸的要求。 件都符合轴向拉伸的要求 。 两端加粗是便于夹装和 避免在装夹部位发生破坏。 避免在装夹部位发生破坏 。 在试件的等直部分划上 的横线， 两条相距为 l 的横线 ， 横线之间的部分作为测量变形 的工作段，称为标距。 10d( d(长 的工作段，称为标距。规定圆截面试件的l ＝10d(长 d(短试件 短试件) 为工作段的直径。 试件) 试件)，或l =5d(短试件)，d为工作段的直径。 拉伸试验一般在万能试验机上进行， 拉伸试验一般在万能试验机上进行，它可以对试 件加载，可以测力并自动记录力与变形的关系曲线。 件加载，可以测力并自动记录力与变形的关系曲线。
二、材料在压缩时的力学性能
压缩试验 金属材料压缩试验用圆柱形试件， 金属材料压缩试验用圆柱形试件 ， 试件的高为 直径的1 非金属材料(如混凝土、石料等) 直径的1.5~3倍。非金属材料(如混凝土、石料等)试 件为立方块。 件为立方块。 1．低碳钢的压缩试验 12绘出了低碳钢压缩试验的 绘出了低碳钢压缩试验的σ 曲线， 图6-12绘出了低碳钢压缩试验的σ ~ ε曲线， 与拉伸试验的σ 曲线比较，在屈服阶段以前， 与拉伸试验的σ ~ ε曲线比较，在屈服阶段以前， 两条线基本重合。 即低碳钢压缩时的比例极限、 两条线基本重合 。 即低碳钢压缩时的比例极限 、 屈 服极限、 弹性模量均与拉伸时相同。 过了屈服极限 服极限 、 弹性模量均与拉伸时相同 。 之后， 试件越压越扁， 压力增加， 受压面积也增加， 之后 ， 试件越压越扁 ， 压力增加 ， 受压面积也增加 ， 试件不会被压裂， 测不出强度极限。 因此， 试件不会被压裂 ， 测不出强度极限 。 因此 ， 低碳钢 的力学性能指标通过拉伸试验都可以测定。 的力学性能指标通过拉伸试验料在拉伸时的力学性能
1、拉伸试验 低碳钢试件的拉伸图和应力~ ⑴低碳钢试件的拉伸图和应力~应变曲线 将低碳钢试件装在试验机上，缓慢加载， 将低碳钢试件装在试验机上，缓慢加载，由测力 装置随时可以读出试件所承受的拉力， 装置随时可以读出试件所承受的拉力，自动记录装置 绘出试件受力和试件伸长量关系的曲线( 8a)， 绘出试件受力和试件伸长量关系的曲线(图6-8a)，该 曲线称为试件的拉伸图。 曲线称为试件的拉伸图。将拉力除以试件横截面的原 面积A 作为试件工作段的正应力， 面积A，作为试件工作段的正应力，将试件的伸长量 除以工作段的原长，代表试件工作段的轴向线应变。 除以工作段的原长，代表试件工作段的轴向线应变。 按一定的比例将拉伸图转换为σ 关系的曲线( 按一定的比例将拉伸图转换为σ与ε关系的曲线(图68b)，该曲线称为应力~应变曲线或σ ε曲线 曲线。 8b)，该曲线称为应力~应变曲线或σ ~ ε曲线。
σ
压缩 拉伸 低碳钢 FP ε
FP
o
二、材料在压缩时的力学性能
1．低碳钢的压缩试验 2．铸铁的压缩试验 曲线， 图6-11绘出了铸铁压缩试验时的σ ~ ε曲线， 11绘出了铸铁压缩试验时的σ 绘出了铸铁压缩试验时的 与拉伸试验的σ 曲线比较，曲线相似， 与拉伸试验的σ ~ ε曲线比较，曲线相似，但 压缩时的强度极限及塑性应变都比拉伸时大得多。 压缩时的强度极限及塑性应变都比拉伸时大得多。 故脆性材料宜作受压构件。 故脆性材料宜作受压构件。 铸铁压缩破坏时， 破坏面大致与轴线成45 45° 铸铁压缩破坏时 ， 破坏面大致与轴线成 45° 铸铁压缩破坏是被剪断的。 角。铸铁压缩破坏是被剪断的。
σ (MPa) 400 300 200 100 o 拉 伸 1 2 3 FP ε (%) 4 5 压 缩 FP 铸 铁
三、 材料的力学性能指标
1.弹性指标 弹性模量E 反映材料抵抗拉、压弹性变形的能力。 弹性模量E。反映材料抵抗拉、压弹性变形的能力。 泊松比μ(横向变形系数) μ(横向变形系数 泊松比μ(横向变形系数) 。反映材料弹性范围内 变形时，横向变形程度与纵向变形程度的关系。 变形时，横向变形程度与纵向变形程度的关系。 2.塑性指标 13（ 图6-13（a）所示试件的原始形 标距）， ），图 13(b)被拉 状和尺寸l（标距），图6-13(b)被拉 断之后拼合在一起的形状和尺寸l1。 = l1 l × 100 % δ 标距范围内残留的塑性变形量与标 l 距的百分比称为断后伸长率， 距的百分比称为断后伸长率，用δ 表示。 表示。
F
Δ
σ F
D E
BC A ε O O1 F1
σs σe σp
σb
σ (MPa ) 1500 35CrMnSi
1000 45号 钢 500 A 3钢 铝合金 黄铜 o 5 10 15 20 25 30 35 ε (%)
一、材料在拉伸时的力学性能
1、拉伸试验 (2)铸铁 图6-11绘出了灰铸铁在拉伸时的σ ~ ε 曲线，没有直线部分，无屈服和颈缩现象， 试件拉断时的变形极小。断裂时的应力为 强度极限，它是灰铸铁唯一的强度指标。 一般可近似地将σ ~ ε曲线的绝大部分看 作直线，并认为在这个范围内材料符合胡 克定律。
材料在拉伸和压缩 时的力学性能
第25讲 讲
授课日期 班 级
章节及 课 题 复习旧课 要 点 本讲教学 目的与要求
材料在拉伸和压缩时的 力学性能
斜截面上的应力
区分低碳钢和铸铁的力学性能。
运用多媒体讲授。 教学设计 （方法、 教具、 手段、 内容） 教学重点 和 难 点 课外作业 课后记录 低碳钢的拉伸图的区分。