第三章：材料静态拉伸下的力学行为 现代实验力学 教学课件
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《拉伸和压缩实验》课件
05
结论与建议
结论总结
实验目的
通过拉伸和压缩实验，探究材料在受力过程中的 力学性能，包括弹性模量、屈服强度等参数。
实验步骤
进行拉伸和压缩实验，记录数据，并利用软件进 行数据处理和分析。
实验原理
基于胡克定律和屈服准则，通过测量材料在拉伸 和压缩过程中的位移和力，计算材料的弹性模量 和屈服强度。
实验结果
实验结果分析
通过拉伸实验，我们可以测定材料的抗拉强度，即材料在拉伸过 程中能承受的最大拉力。此外，实验结果还可以反映材料的弹性 模量、延伸率等力学性能指标。
压缩实验结果与分析
压缩实验结果
在压缩实验中，我们观察到材料在逐渐增加的压力作用下发 生压缩变形，当压力达到某一极限值时，材料发生屈服或破 裂。
实验结果分析
通过压缩实验，我们可以测定材料的抗压强度，即材料在压 缩过程中能承受的最大压力。此外，实验结果还可以反映材 料的弹性模量、泊松比等力学性能指标。
误差分析
误差来源
在拉伸和压缩实验中，误差可能来源于多个方面，如测量设备的精度、环境因素、操作人员的技术水 平等。
误差分析方法
为了减小误差对实验结果的影响，我们可以通过多次测量求平均值、使用高精度的测量设备、控制实 验环境等方法来减小误差。同时，我们还可以通过对比不同实验数据或与标准值进行比较来评估实验 结果的可靠性。
测力计
用于测量钢丝在拉伸过程中的力值，可以选择电子 测力计或机械测力计。
固定装置
用于固定钢丝一端，保证拉伸过程中钢丝不会滑落 或移动。
压缩实验材料
80%
立方体钢材
用于展示压缩实验，应选择具有 代表性的材料，如低碳钢，其弹 性模量适中，易于观察压缩变形 。
材料力学材料的力学性能优质课件
结论与讨 论
卸载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
再加载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
将卸载再加载曲线与原来旳应力-应变曲线进行比较(图 中曲线OAKDE上旳虚线所示)，能够看出：K点旳应力数值远 远高于A点旳应力数值，即百分比极限有所提升；而断裂时旳 塑性变形却有所降低。这种现象称为应变硬化。工程上常利 用应变硬化来提升某些构件在弹性范围内旳承载能力。
延伸率和截面收缩率旳数值越大，表白材料旳韧性越 好。工程上一般以为δ>5％者为韧性材料； δ＜5％者为脆 性材料。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
材料压缩试验，一般采用短试样。低碳钢压 缩时旳应力-应变曲线。与拉伸时旳应力-应变曲 线相比较，拉伸和压缩屈服前旳曲线基本重叠， 即拉伸、压缩时旳弹性模量及屈服应力相同，但 屈服后，因为试样愈压愈扁，应力-应变曲线不断 上升，试样不会发生破坏。
试样旳变形将随之消失。
这表白这一阶段内旳变形都是
弹性变形，因而涉及线性弹性阶段
在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 旳应力最高限
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
弹性力学性能
百分比极限与弹性极 限
大部分韧性材料百分比极限与弹性 极限极为接近，只有经过精密测量才干 加以区别。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
卸载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
再加载
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
将卸载再加载曲线与原来旳应力-应变曲线进行比较(图 中曲线OAKDE上旳虚线所示)，能够看出：K点旳应力数值远 远高于A点旳应力数值，即百分比极限有所提升；而断裂时旳 塑性变形却有所降低。这种现象称为应变硬化。工程上常利 用应变硬化来提升某些构件在弹性范围内旳承载能力。
延伸率和截面收缩率旳数值越大，表白材料旳韧性越 好。工程上一般以为δ>5％者为韧性材料； δ＜5％者为脆 性材料。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
材料压缩试验，一般采用短试样。低碳钢压 缩时旳应力-应变曲线。与拉伸时旳应力-应变曲 线相比较，拉伸和压缩屈服前旳曲线基本重叠， 即拉伸、压缩时旳弹性模量及屈服应力相同，但 屈服后，因为试样愈压愈扁，应力-应变曲线不断 上升，试样不会发生破坏。
试样旳变形将随之消失。
这表白这一阶段内旳变形都是
弹性变形，因而涉及线性弹性阶段
在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 旳应力最高限
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
弹性力学性能
百分比极限与弹性极 限
大部分韧性材料百分比极限与弹性 极限极为接近，只有经过精密测量才干 加以区别。
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
单向压缩时材料旳力学行为
第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料旳力学性能
结论与讨 论
第1章材料在静载下的力学行为
2020/6/27
理论上:由于它是金属变形时长程内应力
的度量(可用X光方法测定) ,所以,包辛格 效应可用来研究材料加工硬化的机制.
工程上:
材料加工工艺时,需要注意或考虑包辛格效 应. 输油管UOE工艺
包辛格效应大的材料,内应力较大.
包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关 系 2020/6/27
清除包辛格效应的方法
350℃回火
• 拉伸时，曲线1 σ0.2=1130M Pa
• 曲线2事先经过预压 变形再拉伸时,
• σ0. 2 =880M Pa
• 原先加载变形时,位错源在划移面上 产生的位错遇到障碍,塞积后产生了背 应力,当反向加载时,位错运动的方向 与原来方向相反,背应力帮助位错运动 ,塑性变形容易,屈服强度↓,另外,反 向加载时,划移面上产生的位错与预变 形的位错异号,异号位错销毁,引起材 料软化,σS↓
1.1 材料在静拉伸时的力学行为概述
静拉伸：是材料力学性能实验中最基本的试验方法。 拉伸曲线：应力-应变曲线，可求出许多主要性能指标。
如：弹性模量E：零件刚度设计。 屈服强度σs，抗拉强度σb:强度设计，交变载荷 • 塑性δ，断裂前的应变量： 冷热变形时的工艺性能。
•
2020/6/27
2020/6/27
成分与热处理对弹性极限影响大，
对弹性模量影响不大。
仪表弹簧因要求无磁性，铍青铜，
磷青铜等软弹簧材料。σe↑E↓→a e
.2.4 滞弹性 — 应变落后于应力的现象，这种现象叫滞弹性 优点：滞后环面积，它可以减少振动，使振动幅度很快衰减下来。 缺点：精密仪器不希望有滞后现象 高分子滞弹性表现为粘弹性并成为普遍特性，这时高分子与时间有关 了。
• 孪晶是金属材料在切应力作用下的一种塑性变形
理论上:由于它是金属变形时长程内应力
的度量(可用X光方法测定) ,所以,包辛格 效应可用来研究材料加工硬化的机制.
工程上:
材料加工工艺时,需要注意或考虑包辛格效 应. 输油管UOE工艺
包辛格效应大的材料,内应力较大.
包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关 系 2020/6/27
清除包辛格效应的方法
350℃回火
• 拉伸时，曲线1 σ0.2=1130M Pa
• 曲线2事先经过预压 变形再拉伸时,
• σ0. 2 =880M Pa
• 原先加载变形时,位错源在划移面上 产生的位错遇到障碍,塞积后产生了背 应力,当反向加载时,位错运动的方向 与原来方向相反,背应力帮助位错运动 ,塑性变形容易,屈服强度↓,另外,反 向加载时,划移面上产生的位错与预变 形的位错异号,异号位错销毁,引起材 料软化,σS↓
1.1 材料在静拉伸时的力学行为概述
静拉伸：是材料力学性能实验中最基本的试验方法。 拉伸曲线：应力-应变曲线，可求出许多主要性能指标。
如：弹性模量E：零件刚度设计。 屈服强度σs，抗拉强度σb:强度设计，交变载荷 • 塑性δ，断裂前的应变量： 冷热变形时的工艺性能。
•
2020/6/27
2020/6/27
成分与热处理对弹性极限影响大，
对弹性模量影响不大。
仪表弹簧因要求无磁性，铍青铜，
磷青铜等软弹簧材料。σe↑E↓→a e
.2.4 滞弹性 — 应变落后于应力的现象，这种现象叫滞弹性 优点：滞后环面积，它可以减少振动，使振动幅度很快衰减下来。 缺点：精密仪器不希望有滞后现象 高分子滞弹性表现为粘弹性并成为普遍特性，这时高分子与时间有关 了。
• 孪晶是金属材料在切应力作用下的一种塑性变形
材料力学拉伸压缩精品PPT课件
12.7MPa
3
FN 3 A3
2 103 N 4
302 mm2
2.8MPa
此题得解
注意：一般力的单位用N，面积单位用 mm2 这样可以直接得到 MPa
3、轴向拉压杆斜截面上的应力
设：横截面面积为A
则横截面上正应力为
σ=
FN A
=
F A
斜截面面积为
A
A
= cos
斜截面上的全应力为
所示。已知
， ， 。试求杆内的最大正应力。
解：1、计算轴力
用截面法求得杆中各处的轴力
均为
kN
2、计算最大正应力
由于整个杆件轴力相同，最大正应力发生 在面积较小的横截面上，即开槽部分横截 面上。
开槽部分的截面面积A2为 A2 (h h0 )b (25 10) 20 mm2= 300mm2
则杆件内的最大正应力
破坏规律，为合理（安全、经济）设计构件 提供有关强度、刚度和稳定性分析的基本理 论和方法。
四、材料力学研究的对象
材料力学主要研究是变形固体 杆件：一个方向的尺寸远大于另两个方向的尺寸 的构件
轴
横截面
线
截面形心
杆件的分类：
等截面杆
变截面杆
板件：一个方向的尺寸远小于另两个方向的尺寸 的构件
中面
板件
中面
2F
F
FN1 2F
FN2
Fx 0 FN 2 F 2F 0
FN 2 F
3、轴力图 轴力沿横截面位置的分布图称为轴力图。
（1）轴力图中：横坐标x代表横截面位置，纵 坐轴代表轴力大小。 （2）集中外力多于两个时，分段后再用截面法 求轴力，作轴力图。
（3）轴力只与外力有关，截面形状变化不会改 变轴力大小。
材料拉伸时的力学性能.ppt
（4）弹性模量E随温度上升而一直下降，泊松比μ则一 直上升。
6.2.2 高温蠕变和应力松弛
（l） 蠕变现象
（2）松弛现象
6.2.3 在动载荷下应变速率对材料力学性能的影响
§6.3 安全系数 许用应力
通常把材料破坏的极限应力σu除以大于1的 数n作为许用应力，用[σ]表示，即
u
n
n称为安全系数,对于塑性材料,σu为屈服极限 σs，对于脆性材料,σu为强度极限σb。
③强化阶段（ce） 强化现象：材料恢复抵抗变形的能力，要使应变增加，
必须增大应力值。 曲线表现为上升阶段。
应力特征性：强度极限 b ——材料能承受的最大应力值。
冷作硬化——材料预拉到强化阶段，使之发生塑性变形，
然后卸载，当再次加载时弹性极限 和屈e 服极限 提高 s、
塑性降低的现象。工程上常用冷作硬化来提高某些材料在 弹性范围内的承载能力，如建筑构件中的钢筋、起重机的 钢缆绳等，一般都要作预拉处理。但冷作硬化使材料变硬、 变脆，使加工发生困难，且易产生裂纹，这时可以采用退 火处理，部分或全部地消除材料的冷作硬化效应。
（35l0）℃强b显温著度下在降25。0 ～ （3020）～流35动0极℃限后σ，s和流比动例阶极段限消σ失p随。温度升高而下降。到
（3）延伸率δ和截面收缩率Ψ在250～350 ℃时最低， 此时钢材呈现一定程度的脆性，以后δ和Ψ又随温度上 升而增加。
低碳钢拉伸试验现象：
屈服：
颈缩：
断裂：
6.1.2 铸铁在轴向拉伸时的力学性能
铸铁拉伸直到断裂，应力和应变近似地呈 现直线关系（图6－4）。因此，铸铁直至断裂 都满足胡克定律。铸铁拉伸直到断裂，试件尺
寸几乎没有变化，所以，铸铁是脆性材料。脆
6.2.2 高温蠕变和应力松弛
（l） 蠕变现象
（2）松弛现象
6.2.3 在动载荷下应变速率对材料力学性能的影响
§6.3 安全系数 许用应力
通常把材料破坏的极限应力σu除以大于1的 数n作为许用应力，用[σ]表示，即
u
n
n称为安全系数,对于塑性材料,σu为屈服极限 σs，对于脆性材料,σu为强度极限σb。
③强化阶段（ce） 强化现象：材料恢复抵抗变形的能力，要使应变增加，
必须增大应力值。 曲线表现为上升阶段。
应力特征性：强度极限 b ——材料能承受的最大应力值。
冷作硬化——材料预拉到强化阶段，使之发生塑性变形，
然后卸载，当再次加载时弹性极限 和屈e 服极限 提高 s、
塑性降低的现象。工程上常用冷作硬化来提高某些材料在 弹性范围内的承载能力，如建筑构件中的钢筋、起重机的 钢缆绳等，一般都要作预拉处理。但冷作硬化使材料变硬、 变脆，使加工发生困难，且易产生裂纹，这时可以采用退 火处理，部分或全部地消除材料的冷作硬化效应。
（35l0）℃强b显温著度下在降25。0 ～ （3020）～流35动0极℃限后σ，s和流比动例阶极段限消σ失p随。温度升高而下降。到
（3）延伸率δ和截面收缩率Ψ在250～350 ℃时最低， 此时钢材呈现一定程度的脆性，以后δ和Ψ又随温度上 升而增加。
低碳钢拉伸试验现象：
屈服：
颈缩：
断裂：
6.1.2 铸铁在轴向拉伸时的力学性能
铸铁拉伸直到断裂，应力和应变近似地呈 现直线关系（图6－4）。因此，铸铁直至断裂 都满足胡克定律。铸铁拉伸直到断裂，试件尺
寸几乎没有变化，所以，铸铁是脆性材料。脆
第三章杆件的应力与强度计算(拉伸杆)精品PPT课件
材料的力学性能
§3-2 拉（压）杆的应力与应变
一、拉（压）杆横截面上的应力
变形前
受载后
F
F
所有的纵向线伸长都相等，而横向线保持为直线且与轴线垂直。
1.平面假设 (Plane assumption)
变形前原为平面的横截面，在变形后仍保持为平面， 且仍垂 直于轴线.
2.各纵向纤维伸长相同，由均匀性假设，各纵向纤维的 力学性能也相同，所以它们所受的力也相同。
[例2] 起吊钢索如图所示，截面积分别为A1=3cm2，A2=4cm2，
l1=l2=50m，P=12kN，ρ=0.028N/cm3，试绘制轴力图，并求
σmax。
解：（1）计算轴力
C
C
12.98
AB段：取1—1截面
2 A2
B
2B
FN1 P A1x1(0 x1 l1)
1
A1
1
BC段：取2—2截面
§3-1 引言
问题提出：
P
P
P
P
1. 内力大小不能衡量构件强度的大小。
2. 强度：①内力在截面分布集度应力；
②材料承受荷载的能力。
思路（“三方面”法）：变形几何关系、物理关系、静力学关系
变形几何关系：杆件的应变规律←变形规律→假设
物理关系：应力与应变间的关系
静力学关系：内力与应力的关系（内力与外力的关系）
n
n — 安全系数 (factor of safety)
塑性材料 (ductile materials) 脆性材料 (brittle materials)
[ ] s
ns
[ ] b
nb
理想构件与实际构件之差别
安全系数的选取
材料力学(II)第三章 PPT课件
T 2l 2GIp
GIp 2l
2
5
材料力学Ⅱ电子教案
(c) 弯曲
第三章 能量方法
纯弯曲
Vε
W
1 2
M e
M e2l 2EI
M 2l 2EI
横力弯曲
Vε
l M 2 (x) d x 0 2EI
6
材料力学Ⅱ电子教案
第三章 能量方法
可以把应变能统一写成
Vε
W
1 2
FΔ
式中，F 为广义力，可以代表一个力,一个力偶,一对力或一
§3－2 应变能 ·余能
Ⅰ 应变能 （1）线弹性体
1. 基本变形形式【材料力学（Ⅰ）】 利用应变能 Vε 在数值上等于外力功W，可得
(a) 轴向拉（压）杆
4
Vε
W
1 2
FDl
FN2l 2EA
EA 2l
Dl 2
材料力学Ⅱ电子教案
第三章 能量方法
(b) 扭转
Vε
W
1 2
M
e
M e2l 2GIp
由结点A的平衡方程，得
F
FN 2sin
(3)
由于 为小角度，
所以 sin tan D
(4)
lLeabharlann 19材料力学Ⅱ电子教案
将（4）式代入（3）式，得
FN
Fl 2Δ
将（5）式代入（2）式，得
或写成
3
Δ
F
l
EA
F ( Δ)3 EA l
F 和D的关系如图b所示。
20
第三章 能量方法
2EA
第三章 材料力学课件
例题
3.5
一内径d=100mm的空心圆轴如图示，已知圆轴受扭 矩T=5kN·m，许用切应力[τ]=80MPa，试确定空心圆轴 的壁厚。
因不知道壁厚，所以不知道是不是薄壁圆筒。分别按薄壁圆筒 和空心圆轴设计 薄壁圆筒设计 2T T 2 τ= d ≤ δ δ τ +δ τ= 设平均半径 R0=(d+δ)/2 2 2πR0 δ πτ
例题
3.1
=500kW， =150kW， =150kW， P1=500kW，从动轮输出 P2=150kW，P3=150kW， =200kW，试绘制扭矩图。 P4=200kW，试绘制扭矩图。
m2
解：①计算外力偶矩
1
m3
2
m1
3
m4
P 500 3 m = 9.55 1 = 9.55⋅ 1 2 n 1 300 n A B C = 15.9(kN ⋅ m ) P P 2 m4 = 9.55 4 = 9.55 m2 = m3 = 9.55 = n n 200 150 ⋅ = 6.37 (kN⋅ m ) = 4.78 (kN⋅ m ) 9.55⋅ 300 300
τ −45 = 0
0
τ
τ τ
α = 450
σ45 = σmin = −τ
0
σmin
τ
τ 45 = 0
0
σmax
扭转破坏试验
低碳钢试件： 沿横截面断开。 先发生屈服，试件表面横向和纵 向出现滑移。 铸铁试件： 沿与轴线约成45°的螺旋线 断开。
强度条件
τ max ≤ [τ ]
强度计算的三类问题 ：
D
②求扭矩（扭矩按正方向设） 求扭矩（扭矩按正方向设）
∑mC = 0 , T + m2 = 0 1 T = −m2 = −4.78kN⋅ m 1 T2 + m2 + m3 = 0 , T2 = −m2 − m3 = −(4.78 + 4.78) = −9.56kN⋅ m T3 − m4 = 0 , T3 = m4 = 6.37kN⋅ m
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形变硬化（续）
lgs
图3-6
如果全应变用e表示，弹性应变用ee表示,则有：
e = ee + ep
(3-7)
因而Hollomon关系式可以写成：
a=tgn-
1
e=s/E + (s/K)1/n
(3-8）
lge
对于塑性材料而言，大多数情况下 ep >>ee，ep≈e。为了方便，在不至 于引起混乱的情况下，一般省去式（3-3）至（3-5）中的下标p（如图 3-6）。由图3-6可知：
Hale Waihona Puke 变 传（3）光学方法。 感
器
CCD
电脑
3.1.3 材料拉伸时的真实应力-应变曲线
真实应力：
strue=F/S F----任意时刻的载荷；
S----任意时刻的截面积；
如果认为试件均匀变形，并 且体积不变，则有：
Sl=S0l0 ===〉S=S0l0 /l 其中l为任意时刻的拉伸长度。
strue=(F/S0)(l/l0) =sEng(1+eEng)
n=d(logs)/d(loge)= d(lns)/d(lne)= (e/s)ds/de (3-9)
式中n称为应变硬化指数或形变硬化指数。n是评价材料抵抗变形能力的 一个常用参数,大多数金属材料n=0.1—0.5. 式(3-9)说明应变硬化率 （又称应变硬化系数）与应变硬化指数n并非一回事, 不应该从应力-应 变曲线的陡峭或平坦直观地判断n值的大小。
3. 形变硬化
与弹性变形相比，材料塑性变形的本构关系比较复杂。
形变硬化是研究材料在强化变形阶段和局部变形阶段 的整个塑性变形过程的应力s随塑性应变ep的变化规律, 通常称为硬化曲线或流变曲线，应力s又称为流变应力, 常用幂乘关系表示：
Swift 公式
s=K(e0 + ep)n
(3-4)
Ludwick 公式 s=s0 +K epn
现颈缩现象。
d e
ss
sb
sk
ek
e
（1）材料在屈服阶段、强 化变形阶段和局部变形阶段 的变形都属于塑性变形，材 料卸载以后，变形不可恢复。
（2）静态拉伸试验通常是 指在材料的应变速率小于 10-1/s 的 情 况 下 进 行 的 拉 伸 试验。
试验过程应变的精确测试方法
应变仪
（1）应变片；
应
（2）应变规；
料的强度极限或抗拉强度，
通常用sb表示。
d e
sb
sk
ek
e
(4)局部变形阶段(d-e)
试样在到达最大应力点d s
以后， 材料内某一局部
会出现微小空洞，并不
b
断长大和聚合，形成更
ac
大的空洞， 从而最后走
向断裂。此时的应力称 为断裂应力或断裂极限。 o
对于低碳钢等塑性较好 的材料， 在断口处会出
注：
(3-5)
Hollomon 公式 s=K epn
(3-6)
Swift 公式中的e0相当于预应变；Ludwick 公式中的s0 相当于屈服应力。K和n为常数，在不同关系式中代表
不同的意义。Hollomon 公式最为简单，应用最广，在
双对数坐标上为一直线。直线的斜率n叫做形变硬化指
数, K叫做强度系数,其物理意义是当ep =1时的真实应 力。
s
b ac
ss o
d e
sb
sk
ek
e
(3) 强化变形阶段（c-d）
材料发生一段屈服变形以 s
后，又恢复了抵抗变形的
能力，如欲继续变形，须
b ac
不断加载，此时材料的变
形抗力随塑性变形的增大
ss
而不断增加。此阶段的变 o
形是均匀的， 因此又称
均匀变形阶段。试件在达
到d点时均匀变形结束，
对应于d点的应力称为材
第三章：材料静态拉伸下的 力学行为
3.1 材料的基本拉伸曲线、应力-应变曲线 3.1.1 拉伸试件
图3-1 拉伸试件：(a) 圆形试件 l0=5--10d0；(b)板材 试件 l0=5.65--11.3 。 S 0
静态拉伸： 应变速率小于10-1/s
(2)屈服阶段（b-c）
当拉伸应力超过材料的 屈服极限时，某些材料 会发生塑性流动，即使 在不增加拉伸应力的情 况下，材料仍然会继续 产生一段变形，拉伸应 力-应变曲线出现平台或 锯齿状。此时的应力称 为材料的拉伸屈服应力 或屈服极限，也有人称 为 屈 服 强 度 ， 通 常 用 ss 表示。
d =(l-l0)/l0
(3-2)
y=(S0-S)/S0
(3-3)
式中 l0 和 S0是试件可拉伸部分的原始长度和原始截面积，l
和 S是试件拉断后的可拉伸部分变形后的长度和断口处的截面积。
显然，d和y越大,表明材料的塑性越好。低碳钢常温下的延伸率 一般为d=20-30%。除了低碳钢具有良好的韧性外, 某些合金钢, 如 16Mn、15MnTi、18MnMoNb、09MN2V、40Mn等也有良好的韧性, 并且拉伸强度较高。有些材料, 如黄铜则没有屈服阶段,但其它三 个变形阶段却很明显。还有某些材料, 如35CrMnSi, 只有弹性阶段 和强化阶段。
4. 超塑性变形
在一定的条件下，某些合金材料能够具有高达百分之几百甚至
更大的均匀延伸率而不至于断裂，这种现象称为超塑性
（Super-plasticity）。超塑性变形阶段材料几乎呈现理想塑
金属键 210 金属键 210 金属键 118 金属键 72 金属键 132
~260
1538
600 1084
钨 金刚石
Al2O3 石英玻璃 硬橡胶 无规聚苯乙烯 支化聚乙烯
碳纤维复合材料
玻璃纤维复合材料
金属键 共价键
共价键和离子键
共价键和离子键
共价键 分子键 分子键
410 1140 400 70 4 3 0.2 70-200 7-46
真实应变：
de=dl/l
e=l l0
dl=lnl l l0
=ln1 (een)g
以下省略下标true
真实应力-应变
s
工程应力-应变
e 图3-3真实应力-应变
思考题：压缩时的真实-应变 曲线？
3.1.4 部分工程材料的键型和弹性模量
材料
键型
弹性模量/GPa 屈服/强度极限/MPa
熔点°C
铁/低碳钢 镍 钛 铝 铜
3387 >3800 2050 ~1150 --~100 ~137
3.1.5 材料的塑性和断裂
E 1. 影响材料屈服极限的主要因素
* 温度的影响
* 加载速率的影响
Temperature
屈
服
应
A3钢
力
MPa
图2-4
图2-5
2. 塑性延伸率与断面收缩率
塑性是材料在断裂前发生永久变形的能力。试件塑性拉断后其弹 性变形消失，但塑性变形依然保留。通常采用延伸率(d)与断面 收缩率(y)来表示材料的塑性性质：