材料力学性能-单智伟讲义-第3讲 材料的拉伸与压缩性能
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工程力学拉伸与压缩课件
实验步骤与操作
试样准备
选择合适的材料和尺寸，制作试样，确保其 质量和尺寸符合实验要求。
安装设备
将试样安装在实验支架上，连接拉伸机或压 缩机，确保设备稳定可靠。
加载实验
对试样施加拉伸或压缩载荷，记录实验过程 中的力和变形数据。
数据处理
分析实验数据，计算材料的弹性模量、泊松 比等力学性能参数。
实验数据记录与分析
力-位移曲线
应变-位移曲线
弹性模量
泊松比
CATALOGUE
工程应用案例
建筑结构的拉伸与压缩分析
总结词
建筑结构的稳定性与安全性
详细描述
在建筑结构中，拉伸与压缩是常见的受力形式。通过对建筑结构的拉伸与压缩分析，可以评估结构的稳定性、安 全性以及使用寿命。例如，桥梁、高层建筑和工业厂房等大型建筑结构需要进行精确的拉伸与压缩分析，以确保 其能够承受各种外力作用。
工程力学拉伸与压 缩课件
contents
目录
• 引言 • 工程力学基础 • 材料拉伸与压缩性能 • 拉伸与压缩的实验方法 • 工程应用案例 • 拉伸与压缩的未来发展
CATALOGUE
引言
课程背景 01 02
课程目标
1 2 3
CATALOGUE
工程力学基础
力学基本概念
01
02
03
力
刚体变形与计算机科源自结合01与生物学和医学结合
02
与环境科学结合
03
THANKS
感谢观看
CATALOGUE
材料拉伸与压缩性能
材料拉伸性能
弹性极限
抗拉强度
伸长率 杨氏模量
材料压缩性能
01
抗压强度
材料在压缩过程中所能承受的最大 压应力。
材料在拉伸和压缩时的力学性能
-
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
材料在拉伸时的力学性能 材料在压缩时的力学性能 影响材料力学性能的因素
材料力学性能的测试 总结
1
材料在拉伸时的力学性能
弹性阶段
当作用在材料上的拉伸力小于某一临界值时，材料不 会发生变形，而且会立即恢复其原始形状。这个阶段 被称为弹性阶段。在弹性阶段，材料的应力和应变是 线性相关的，也就是说，应变与应力的比例是常数。 这个常数被称为材料的弹性模量(或杨氏模量)
材料在拉伸时的力学性能
塑性阶段
当拉伸力超过某一临界值时，材料会发生塑 性变形。这意味着，即使在力的作用消失后 ，材料也不会恢复其原始形状。这个阶段被 称为塑性阶段。在这个阶段，材料的应力和 应变不再是线性关系
材当拉伸力继续增加，材料最终会断裂，分为两部分。断裂强度是材料能够承受的最大拉伸 应力。在断裂阶段，应力的增加不再引起材料的变形
导致材料的疲劳损伤
化学成分：不同化学成分的材料具有 不同的力学性能。例如，合金钢往往 比纯钢具有更高的强度和硬度
微观结构：材料的微观结构(例如晶粒 大小、相分布等)对其力学性能有显著 影响。一般来说，晶粒越细，材料的 强度和韧性越好 温度和湿度：温度和湿度也会影响材 料的力学性能。例如，高温下，材料 的强度可能会降低；而湿度可能导致 材料腐蚀或吸湿膨胀
3
影响材料力学性能的因素
材料的力学性 能受到多种因 素的影响，包
括
影响材料力学性能的因素
测试条件：测试条件(例如加载速度、 环境温度和湿度等)也会对实验结果产 生影响。因此，在进行材料测试时，
需要严格控制这些条件.
应力历史：材料在制造或使用过程中 所经历的应力历史也会对其力学性能 产生影响。例如，反复加载和卸载会
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
材料在拉伸时的力学性能 材料在压缩时的力学性能 影响材料力学性能的因素
材料力学性能的测试 总结
1
材料在拉伸时的力学性能
弹性阶段
当作用在材料上的拉伸力小于某一临界值时，材料不 会发生变形，而且会立即恢复其原始形状。这个阶段 被称为弹性阶段。在弹性阶段，材料的应力和应变是 线性相关的，也就是说，应变与应力的比例是常数。 这个常数被称为材料的弹性模量(或杨氏模量)
材料在拉伸时的力学性能
塑性阶段
当拉伸力超过某一临界值时，材料会发生塑 性变形。这意味着，即使在力的作用消失后 ，材料也不会恢复其原始形状。这个阶段被 称为塑性阶段。在这个阶段，材料的应力和 应变不再是线性关系
材当拉伸力继续增加，材料最终会断裂，分为两部分。断裂强度是材料能够承受的最大拉伸 应力。在断裂阶段，应力的增加不再引起材料的变形
导致材料的疲劳损伤
化学成分：不同化学成分的材料具有 不同的力学性能。例如，合金钢往往 比纯钢具有更高的强度和硬度
微观结构：材料的微观结构(例如晶粒 大小、相分布等)对其力学性能有显著 影响。一般来说，晶粒越细，材料的 强度和韧性越好 温度和湿度：温度和湿度也会影响材 料的力学性能。例如，高温下，材料 的强度可能会降低；而湿度可能导致 材料腐蚀或吸湿膨胀
3
影响材料力学性能的因素
材料的力学性 能受到多种因 素的影响，包
括
影响材料力学性能的因素
测试条件：测试条件(例如加载速度、 环境温度和湿度等)也会对实验结果产 生影响。因此，在进行材料测试时，
需要严格控制这些条件.
应力历史：材料在制造或使用过程中 所经历的应力历史也会对其力学性能 产生影响。例如，反复加载和卸载会
材料力学性能
试样加载速率：
常用的拉伸试样几何
101 / s
一般采用圆形或板形二种试样。可分为三个部分，即
工作部分、过渡部分和夹持部分。
其中工作部分必须表面光滑，以保证材料表面也是单
向拉伸状态；过渡部分必须有适当的台阶和圆角，以降低
应力集中，避免该处变形和断裂；夹持部分是与试验机夹
头连接的部分，以定位试样。
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
低碳钢典型的应力-应变曲线
均匀塑性变形阶段：屈服后， 欲继续变形，必须不断增加载 荷，此阶段的变形是均匀的， 直到曲线达到最高点，均匀变 形结束，如图中的bc段。
形变硬化：随塑性变形增大， 变形抗力不断增加的现象。 不均匀塑性变形阶段：从试 样承受的最大应力点开始直到 断裂点为止，如图中的cd段。 在此阶段，随变形增大，载荷 不断下降，产生大量不均匀变 形，且集中在颈缩处，最后载 荷达到断裂载荷时，试样断裂。
典型的应力-应变曲线
（b）弹性-不均与塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现 了明显的屈服点aa ′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。应 变约1%~3%。退火低碳钢和某些有色金属具有此行为。
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
3、应力-应变曲线的类型
典型的应力-应变曲线
1、拉伸试验方法
常用的拉伸试样几何
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
2、拉伸曲线 ❖拉伸力-拉伸曲线：由
拉伸试验机自动记录或 绘图装置，将作用在试 样上的力和所引起的伸 长自动记录绘出的力伸长曲线。
❖应力-应变曲线：由拉
（c）弹性-均匀塑性型：未出现颈缩前的均匀变形过程中发 生断裂。主要是许多金属及合金、部分陶瓷和非晶态高聚物 具有此种曲线。
常用的拉伸试样几何
101 / s
一般采用圆形或板形二种试样。可分为三个部分，即
工作部分、过渡部分和夹持部分。
其中工作部分必须表面光滑，以保证材料表面也是单
向拉伸状态；过渡部分必须有适当的台阶和圆角，以降低
应力集中，避免该处变形和断裂；夹持部分是与试验机夹
头连接的部分，以定位试样。
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
低碳钢典型的应力-应变曲线
均匀塑性变形阶段：屈服后， 欲继续变形，必须不断增加载 荷，此阶段的变形是均匀的， 直到曲线达到最高点，均匀变 形结束，如图中的bc段。
形变硬化：随塑性变形增大， 变形抗力不断增加的现象。 不均匀塑性变形阶段：从试 样承受的最大应力点开始直到 断裂点为止，如图中的cd段。 在此阶段，随变形增大，载荷 不断下降，产生大量不均匀变 形，且集中在颈缩处，最后载 荷达到断裂载荷时，试样断裂。
典型的应力-应变曲线
（b）弹性-不均与塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现 了明显的屈服点aa ′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。应 变约1%~3%。退火低碳钢和某些有色金属具有此行为。
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
3、应力-应变曲线的类型
典型的应力-应变曲线
1、拉伸试验方法
常用的拉伸试样几何
1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
2、拉伸曲线 ❖拉伸力-拉伸曲线：由
拉伸试验机自动记录或 绘图装置，将作用在试 样上的力和所引起的伸 长自动记录绘出的力伸长曲线。
❖应力-应变曲线：由拉
（c）弹性-均匀塑性型：未出现颈缩前的均匀变形过程中发 生断裂。主要是许多金属及合金、部分陶瓷和非晶态高聚物 具有此种曲线。
材料在拉伸与压缩时的力学性能
§8-4 材料在拉伸与压缩时的力学性能
一、材料力学性能的概念
结构构件或机械零件总是由某一种材料制作的。
例如，土木工程结构中常用混凝土、砖石、钢材或木材作为构件材料；机械设备常用金属（通常是钢）作为一个零件的材料。
之所以选择某种特定的材料，一个重要的原因是，这种材料的力学性能能够满足工程实际的需要。
当然，经济性和其他方面的功能性也是选择材料的重要依据。
材料的力学性能又称材料的机械性能，属于材料物理性能的一个重要部分，是材料在力（或应力）的作用下所表现出来的变形与破坏方面的性质，具体包括弹性变形、塑性变形、蠕变、断裂、疲劳、硬度等一系列的性能。
材料的力学性能是由材料内部的微观结构决定的。
研究材料内部的微观结构与材料的力学性能之间的关系，这属于材料学的研究范畴，材料力学一般不作研究。
但是，材料的某些力学性能指标，却是材料力学讨论强度、刚度和稳定性问题的起点，因此，有必要理解这些指标的含义和了解其获取方法。
材料力学中最为常用的材料力学性能指标包括：①强度指标——屈服极限和强度极限；②弹性常数——弹性模量、切变模量和泊松比。
另有断裂韧度及疲劳极限等指标将在以后作出解释。
二、低碳钢的拉伸试验（GB/T 228-2002）
由于金属材料在各类工程中较为常用，低碳钢作为一种常用金属材料又可以在其关于拉伸的力学性能测试中很好的展示屈服极限、强度极限、弹性模量等力学性能指标的概念和获取方法，以下将按国家标准《GB/T 228-2002 金属材料室温拉伸试验方法》中规定的程序，简要描述低碳钢（Q235A级碳素结构钢，参见国家标准《GB/T 700-2006 碳素结构钢》）的拉伸试验过程及其主要结果。
拉伸和压缩时的力学性能.
Q235钢的主要强度指标：
s 240MPa
b 390MPa
Q235钢的弹性指标：
E 200 ~ 210GPa
Q235钢的塑性指标： 20% ~ 30% 通常 5% 的材料称为塑性材料； 5% 的材料称为脆性材料。
60%
无屈服阶段的塑性材料
0.2 称为名义屈服极限
强化阶段的卸载及再加载规律
若在强化阶段卸载， 则卸载过程为直线。
e p
卸载后再加载 冷作硬化
p e_— 弹性应变 p — 残余应变（塑性） b 不变 p
Ⅳ、局部变形阶段
颈缩现象 伸长率
（平均塑性伸长率） 断面收缩率：
l1 l 100% l
A A1 100% A
Ⅳ、金属材料在压缩时的力学性能
压缩试样
l 1~ 3 圆截面短柱体 d l 1~ 3 正方形截面短柱体 b
低碳钢压缩时 — 的曲线
压缩
拉伸
低碳钢拉、压时的s 以及弹性模量E基本相同。
灰口铸铁压缩时的 — 曲线
1、压缩时的b和 均比拉伸时大得多，宜做受压构件； 2、即使在较低应力下其 — 也只近似符合胡克定律; 3、试件最终沿着与横截面大致成 50 55 的斜截面发 生错动而破坏。
弹性极限e — 对应点B
Ⅱ、屈服阶段
此阶段应变显著增加，但应力基本 不变—屈服现象。
产生的变形主要是塑性的。
抛光的试件表面上可见 大约与轴线成45 的滑移 线。
屈服极限 s — 对应点 D（屈服低限）
Ⅲ、强化阶段
此阶段材料抵抗变形的能力有所增强。
此阶段如要增加应 变，必须增大应力 材料的强化 强度极限b —对应 点G (拉伸强度)， 最大名义应力
材料拉伸压缩时的力学性能.ppt
• 在应力大于弹性极限后，如再解除拉力，则试件 变形的一部分随之消失，这就是上面提到的弹性 变形。但还遗留下—部分不能消失的变形，这种 变形称为塑性变形或残余变形。
强化阶段
颈缩
两个塑性指标:
0
断后伸长率
l1 l0 100%
l0
断面收缩率
A0 A1 100%
A0
5% 为塑性材料
• 所以是直线的斜率。直线的最高点所对应的应力， 用来表示，称为比例极限。可见，当应力低于比 例极限时，应力与应变成正比，材料服从虎克定 律。
弹性阶段
• 从点到点，与之间的关系不再是直线，但解除拉 力后变形仍可完全消失，这种变形称为弹性变形。 点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限值， 称为弹性极限。在－曲线上，、两点非常接近， 所以工程上对弹性极限和比例极限并不严格加以 区分。
失效：由于材料的力学行为而使构件丧失 正常功能的现象。
拉压构件材料的失效判据：
塑性材料
max= u= s
脆性材料拉
max= u拉= b拉
脆性材料压
max= u压= b压
I. 材料的拉、压许用应力
塑性材料： [ ] s 或 [ ] 0.2 ,
ns
ns
其中，ns——因数对应于屈服极限的 安全
脆性材料：许用拉应力
[ t ]
b
nb
许用压应力
[
c
]
bc
nb
其中，nb——对应于拉、压强度的安全因数
II. 拉(压)杆的强度条件
max
FN x Ax
max
[
]
其中：max——拉(压)杆的最大工作应力； []——材料拉伸(压缩)时的许用应力。
强化阶段
颈缩
两个塑性指标:
0
断后伸长率
l1 l0 100%
l0
断面收缩率
A0 A1 100%
A0
5% 为塑性材料
• 所以是直线的斜率。直线的最高点所对应的应力， 用来表示，称为比例极限。可见，当应力低于比 例极限时，应力与应变成正比，材料服从虎克定 律。
弹性阶段
• 从点到点，与之间的关系不再是直线，但解除拉 力后变形仍可完全消失，这种变形称为弹性变形。 点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限值， 称为弹性极限。在－曲线上，、两点非常接近， 所以工程上对弹性极限和比例极限并不严格加以 区分。
失效：由于材料的力学行为而使构件丧失 正常功能的现象。
拉压构件材料的失效判据：
塑性材料
max= u= s
脆性材料拉
max= u拉= b拉
脆性材料压
max= u压= b压
I. 材料的拉、压许用应力
塑性材料： [ ] s 或 [ ] 0.2 ,
ns
ns
其中，ns——因数对应于屈服极限的 安全
脆性材料：许用拉应力
[ t ]
b
nb
许用压应力
[
c
]
bc
nb
其中，nb——对应于拉、压强度的安全因数
II. 拉(压)杆的强度条件
max
FN x Ax
max
[
]
其中：max——拉(压)杆的最大工作应力； []——材料拉伸(压缩)时的许用应力。
CL3第三章拉伸与压缩时材料的力学性质PPT课件
CL3T22U8
低碳钢压缩时的σ-ε曲线
压缩 拉伸
CL3TU9
23
铸铁压缩时的σ-ε曲线
b
拉b
b 压b
拉伸
压缩
O
O
24
塑性材料和脆性材料的主要区别：
塑性材料的主要特点： 塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其 强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。 脆性材料的主要特点： 塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其 强度指标只有σb。
29
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
30
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
中没有明显屈服阶段
的材料，通常规定以
产生0.2％的塑性应变
所对应的应力作为屈
服极限，并称为名义
屈服极限，用σ0.2来表
示
O 0.2%
CL3T20U3
灰口铸铁的拉伸实验 b
没有屈服现
象和颈缩现象,只
能测出其拉伸强
度极限 b
O
21
§3-2 材料压缩时的力学性质
一般金属材料的压缩试件都做成圆柱形状
h 1.5～3.0 d
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
31
△L
L
18
卸载再加载曲线与原来的应力一应变曲线比较(图中曲线
低碳钢压缩时的σ-ε曲线
压缩 拉伸
CL3TU9
23
铸铁压缩时的σ-ε曲线
b
拉b
b 压b
拉伸
压缩
O
O
24
塑性材料和脆性材料的主要区别：
塑性材料的主要特点： 塑性指标较高，抗拉断和承受冲击能力较好，其 强度指标主要是σs，且拉压时具有同值。 脆性材料的主要特点： 塑性指标较低，抗拉能力远远低于抗压能力，其 强度指标只有σb。
29
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
30
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
中没有明显屈服阶段
的材料，通常规定以
产生0.2％的塑性应变
所对应的应力作为屈
服极限，并称为名义
屈服极限，用σ0.2来表
示
O 0.2%
CL3T20U3
灰口铸铁的拉伸实验 b
没有屈服现
象和颈缩现象,只
能测出其拉伸强
度极限 b
O
21
§3-2 材料压缩时的力学性质
一般金属材料的压缩试件都做成圆柱形状
h 1.5～3.0 d
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
31
△L
L
18
卸载再加载曲线与原来的应力一应变曲线比较(图中曲线
建筑力学-材料在拉伸压缩时的力学性能
4 90 103 N 26.8 mm π 160 MPa
d 26mm
第三章 轴向拉伸和压缩
3.5 材料在拉伸与压缩时的力学性能
材料的力学性能：是材料在受力过程中表现出 的各种物理性质。 在常温、静载条件下，塑性材料和脆性材料 在拉伸和压缩时的力学性能。
钢材的拉伸试验
万能试验机
拉伸试件 标 准 试 件 （ GB228—63 ） ，d=5、10；Lo 为标距；
max
公式称为拉压杆的强度条件 利用强度条件，可以解决以下三类强度问题：
FN A max
1、强度校核：在已知拉压杆的形状、尺寸和 许用应力及受力情况下，检验构件能否满足上 述强度条件，以判别构件能否安全工作。
2、设计截面：已知拉压杆所受的载荷及所用 材料的许用应力，根据强度条件设计截面的形 状和尺寸，表达式为：
并假设钢杆的轴力
FN, BC
F 60kN 108kN 2 sin 22 32
FN, AC
F 3 FN, BC cos cos 60 90kN sin 2
FN , AC π d A t 4
2
d
4 FN, AC π t
d为直径
Lo
d
低碳钢拉伸时的力学性能
低碳钢为典型的塑性材料。 在应力–应变图中呈现如下四个阶段：
1、弹性阶段（ oa 段）
oa 段为直线段， a 用 P 表示。
点对应的应力， 称为比例极限，
正应力和正应变成线性正比关系， 即遵循胡克定律，
弹性模量E
E 和 的关系：
tan E
查型钢表：
A1 10.86cm 2 2 21.7cm 2 A2 12.74cm 2 2 25.48cm 2
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method to reveal fundamental deformation properties such as elasticity and ductility.
•Aiming at: •In-situ, high resolution: TEM •Quantitative: Precise strain •Standard sample: free standing, geometry •Modulus of Elasticity, Yield Strength, Ultimate Tensile Strength, Strain, Enlongation •……
温故而知新：
• 力，位移，刚度 • 应力，应变 • 杨氏模量，起源，影响因素 • 剪切模量，体弹性模量 • 弹性的定义，各种弹性
MATL3017: 材料力学性能
第 3章 : 材料的拉伸与压缩性能
主讲： 单智伟
3本章要点：通过本章的习，你将掌握或了解以下内容： 2.1 材料的拉伸性能 •材料塑性的重要指标及其意义， 包括：屈服强度，抗拉强度， 延伸率，断面收缩率。 2.2 材料的压缩性能 •压缩测试的特性 •包辛格效应 •最新科研进展：逼近非晶的理论强度
Theoretical prediction of ideal elastic strain limit
Y C 0 C1 (T / Tg ) m C 0 =0.11 C1 =0.09 y Y / (1 n)
T y 0.081 0.066 Tg
0.5
铸铁拉伸应力应变曲线
影响材料屈服强度因素
原子价键 内在因素 金属键 共价键 离子键 范德瓦尔键 金属材料 陶瓷材料 半导体材料 高分子材料 中 强 弱
Margolin et al, IJPCP,1998
固溶强化
沉淀和弥散强化
组织结构
应变强化
压力容器钢
细晶强化
温度降低，强度上升 体心材料对应变速率尤其敏感 拉，压，弯曲，扭转等
材料的拉伸性能 拉伸实验是最简单也是最重要的力学性能实 验方法。 定义： 通过拉伸实验所测定的材料的性能 指标统称为拉伸性能。 应用：根据拉伸性能可预测材料的其它力学 性能，如抗疲劳、断裂性能等。在工程应用 中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据。
拉伸样品的制备及测试要求
L0
D0
/wiki/Tensile_testing 截面形状 中国 10、5 美国 4.5 4.0 英国 5.65 5.0 德国 11.3 10.0
Jang, D., Gross, C. T. & Greer, J. R.. Int. J. Plasticity (2010)
frictional stress field.
Tensile test
is intrinsically a much more standard and informative
适用于测试脆性材料，如铸铁， 轴承合金，水泥和砖石等。
Dowling, Mechanical behavior of Materials, 3rd edition, page136-137
材料的压缩性能
郑修麟，材料的力学性能，第36页
郑修麟，材料的力学性能，第35页
材料的拉压不对称性
1．塑性材料在断裂时有明显的塑性变形；而脆性材料在断裂时变形很小。 2．塑性材料在拉伸和压缩时的弹性极限、屈服极限和弹性模量都相同，它 的抗拉和抗压强度相同。而脆性材料的抗压强度远高于抗拉强度。因此，脆 性材料通常用来制造受压零件。应当注意，把材料划分成塑性和脆性两类是 相对的，有条件的。随着温度、外力情况等条件的变化，材料的机械性能也 会发生变化。
>
应变硬化或加工硬化
是指材料的流变应力随应变的增加而增加的现象。
应变硬化 颈缩
抗拉强度 屈服强度
断裂
常数K依赖于材料结构并受到 材料工艺流程的影响。n 通常 在0.2~0.5之间。
加工硬化指数n在工程上的意义
n=1,理想弹性体 应力 n=0,理想塑性体 应变硬化指数n反映了材料开始屈服 后，继续变形时材料的应变硬化能 力。通常n愈大，其抵抗局部变形的 能力就越强，材料就越能发生均匀 变形。 对冷加工成型工艺非常重要！ 应变硬化可用来提高材料的强度。 如不锈钢，其n=0.5,冷变形可使其 强度成倍提高，但会损失塑性。 铁素体+~15%马氏体的双相钢可 通过形变同时提高其强度和塑性。 奥氏体含量 应变 物理意义不明：与位错芯结构和层 错能有关。层错能低，n 就大。
材料的屈服强度
1. 第一根位错的运动 2. 比例极限 3. 弹性极限 4. 平移处理的屈服强度
典型的非铁合金的应力应变曲线
材料的屈服强度
右图为铸铁拉伸的应力应变曲线。由图可以 看出，应力应变曲线中无直线部分，铸铁拉 伸时无屈服现象和颈缩现象，试件在断裂时 无明显的塑性变形，断开平齐，强度极限较 低。例如灰铸铁的强度极限约为205MPa。
电子邮件
zhiweishan@ jniu@
wzhanmail@ zhangjwang@ xiaohuining629@
负责班级
所有 所有
01 02 03, 04
强度楼 308 焊接所 204
强度楼 303 强度楼 307 强度楼 304
4.5%
We choose to examine 200-300nm samples
Deformation mechanism change in size range <100nm
Approaching the ideal strength in nanoscale gold pillars
Volkert, C. A., Donohue, A. & Spaepen, F. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103, 083539, (2008).
测试条件：准静态（应变速率~10-3/S)，室温，大气环境下
高塑性材料的拉伸性能
应变硬化 颈缩
抗拉强度
断裂
屈服强度
/wikipedia/commons/thumb/8/84/Stress_Strain_Ductile_Material.png/450pxStress_Strain_Ductile_Material.png
工程应力应变曲线和真应力应变曲线
工程应变和真应变之间的关系
• 真可以叠加。 测试顺序 0 1 2 3 累计应变 工程应变 试样长度 （毫米） 5 6 7 8 1 1 1 1/5=0.2 1/6=0.167 1/7=0.143 0.51 工程应变总大于真应变 真应变 Ln6/5=0.182 Ln7/6=0.154 Ln8/7=0.134 0.47 试样长度变 化 工程应变 真应变
Greer, J. R. & Nix, W. D. PRB 73, 245410 2006
Jang, D. C. & Greer, J. R. NATURE MATERIALS 9, 215-219, (2010).
Tensile test not compressive test
Artifacts in Compression Test • Taper in the height direction of the pillar • Contact interface, friction possible shear band nucleation near the pillar top assisted by the
应变
应力 低
最佳
高
应变强化指数的物理意义
物理意义不明：与位错芯结构和层错能有关。 层错能低，n 就大。
颈缩和抗拉强度
应变硬化 颈缩 抗拉强度：材料在拉伸条件下 均匀变形时所能经受的最大应 力，是材料在静拉伸条件下的 最大承载力。 断裂
抗拉强度 屈服强度
注意：出现颈缩后，材料的局部受力状态从单轴拉伸变成三向拉伸。
包辛格(Baushinger)效应
材料经过预变形后，反向加载使 得屈服强度降低甚至到零的现象。
包辛格(Baushinger) Johann Bauschinger Born: 1834 in Nuremberg Dead: 1893 in Munich He was a mathematician, builder, and professor of Engineering Mechanics at Munich Polytechnic from 1868 until his death. 34-59 The Bauschinger effect in materials science is named after him. He was also the father of astronomer Julius Bauschinger(1860– 1934)
颈缩后的应力分析
该图给出了有效应力与轴向应力 比值随a/R的变化趋势。
度量塑性的指标-断面收缩率和延伸率
颈缩区 均匀伸长区
度量塑性的指标-延伸率
断面延伸率和延伸率之间的关系
塑性的实际意义：
静力韧度
材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
材料的压缩性能
郑修麟，材料的力学性能，第35页
温度 外在因素 应变速率 应力状态
屈服强度的工程意义
工程应力与工程应变曲线
脆性材料：没问题 金属材料：低估材料的真应力， 尤其是当应变越来越大时。
真应力与真应变曲线
真应力定义为：
假定均匀变形的前提下： 颈缩
特点： •小应变条件下，工程和真二者差 别不大 •真可正确反映应变的变化趋势，尤其是 在压缩试验中。如原始长度为L0，拉伸至 2 L0或压缩至1/2 L0 ，其对应的真应变 均为ln2. 而工程应变则分别为100%和50%。 •真可以叠加。