材料的拉伸性能
材料拉伸时的力学性能
2.4 材料拉伸时的力学性能 1. 试样 为了便于比较不同材料的试验结果, 对试样的形状、加 工精度、加载速度、试验环境等, 国家标准都有统一规 定。
标准圆试样
在试样上取长为l的一段作为试验段, l称为标距。对圆 截面试样, 标距l与直径d两种比例, 即
l＝5d 和 l＝10d
2.4 材料拉伸时的力学性能 对矩形截面标准试样, 则规定其标距l与横截面面积A的 比例, 也有两种
1) 弹性阶段 –– Oa段
超过比例极限后, 从a点到
b点, σ与ε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。
b点所对应的应力σe是材料只出现弹性变形的极限值, 称为弹性极限。在σ-ε曲线上, a, b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区分, 而统称 为弹性极限。
其中有些材料, 如Q345钢, 和低 碳钢一样, 有明显的弹性阶段、 屈服阶段、强化阶段和局部变 形阶段。
有些材料, 如黄铜H62, 没有屈 服阶段, 但其他三阶段却很明显。
还有些材料, 如高碳钢T10A, 没 有屈服阶段和局部变形阶段, 只 有弹性阶段和强化阶段。
2.4.2 其它金属材料在拉伸时的力学性能
过屈服阶段后, 材料又 恢复了抵抗变形的能力, 要使它继续变形必须增 加拉力。这种现象称为 材料的强化。
强化阶段中的最高点e所对应的应力σb是材料所能承
受的最大应力, 称为强度极限或抗拉强度。它是衡量 材料强度的另一重要指标。在强化阶段中, 试样的横 向尺寸有明显的缩小。
4) 局部变形阶段 –– ef段
性材料的抗拉强度很低, 所以不宜作为抗拉零件的材料。
2.4.3 铸铁拉伸时的力学性能
材料的拉伸性能
S = K·εpn
02
上式也称为Hollomon方程。式中εp为真应
变的塑性分量，n为应变硬化指数，K为强度
系数，即εp=1时的其应力值。
断裂强度：
拉伸断裂时的真应力称为断裂强度，记为σf 。试 验时测出断裂点的截荷Pf，试件的最小截面积Af， 则断裂时的平均真应力，即平均断裂强度值，σf 表示如下
1．3 典型的拉伸曲线
材料分类：
○ 按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将材料分为脆性材 料和塑性材料两大类。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变 形, 只发生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆塑 性变形。
○ 高塑性材料在拉伸断裂前不仅产生均匀的伸长，而且发生颈 缩现象，且塑性变形量大。低塑性材料在拉伸断裂前只发生 均匀伸长，不发生颈缩，且塑性变形量较小。
#2022
本章内容
1.2 拉伸试验
01 02
常用的拉伸试件:为了比较不同尺寸试样 所测得的延性,要求试样的几何相似，l0 ／A01/2要为一常数．其中A0为试件的 初始横截面积。 光滑圆柱试件:试件的标距长度l0比直径 d0要大得多；通常，l0=5d0或 l0=10d0
03
板状试件:试件的标距长度l0应满足下列 关系式：l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ；
Load / KN
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0.0
b
Pe Pp
Ps
ParPtm 01
Pb
图1-2 低碳钢的拉伸图
0.5
1.0
1.5
2.0
D istance/ m m
true strain-stress line
2 .0
S tre s s / M P a
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
材料拉伸时的力学性能
目录
材料力学
材料拉伸时的力学性能
0
材料力学
两个塑性指标:
断后伸长率 l1 l0 100 % 断面收缩率 A0 A1 100 %
l0
A0
5% 为塑性材料 5% 为脆性材料
低碳钢的 20 —30% 60% 为塑性材料
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材料拉伸时的力学性能
三 卸载定律及冷作硬化
b
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对于没有明 显屈服阶段的塑 性材料，用名义 屈服极限σp0.2来 表示。
p0.2
o 0.2%
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材料拉伸时的力学性能
对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力 应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现 象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。 为典型的脆性材料。
bt
o
σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是 衡量脆性材料（铸铁）拉伸的 P
b
a c s
o
明显的四个阶段
2、屈服阶段bc（失去抵
f 抗变形的能力）
s — 屈服极限
3、强化阶段ce（恢复抵抗 变形的能力） b — 强度极限 4、局部径缩阶段ef
1、弹性阶段ob E 胡克定律
P — 比例极限 E—弹性模量（GN/m2）
e — 弹性极限
E tan
材料力学
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材料力学
材料拉伸时的力学性能
力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方 面所表现出的力学特性。
一 试 件 和 实 验 条 件
材料力学
常 温 、 静 载
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材料拉伸时的力学性能
材料力学
目录
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材料拉伸时的力学性能
拉伸性能指标解读
拉伸性能指标解读拉伸性能是材料力学性能中的重要指标之一，用于评估材料抵抗拉伸力的能力。
它通过拉伸试验来测量材料在拉伸过程中的变形行为和破坏特性。
拉伸性能指标主要包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等。
屈服强度是材料在拉伸试验过程中，应力-应变曲线上的一个特定点，表示材料开始产生塑性变形的能力。
在材料受拉伸力作用下，原来的晶粒结构开始发生滑移和形变，屈服强度是材料开始变形的阈值。
较高的屈服强度意味着材料的韧性好，具有较高的抵抗变形的能力。
抗拉强度是材料在拉伸试验中达到最大应力时的强度指标，表示材料在拉伸过程中抗拉应力的能力。
抗拉强度越高，材料的耐拉性能就越好。
抗拉强度是评价材料用于承受拉伸载荷的能力的关键参数，特别适用于强度要求较高的工程应用。
伸长率是衡量材料在拉伸过程中塑性变形程度的指标，表示材料在断裂前可以延长的百分比。
伸长率越大，材料的可以承受更大的拉伸变形，具有良好的延展性和可塑性。
伸长率的大小与材料的成分、晶粒尺寸、形变速率以及温度等因素有关。
比如，冷轧钢具有较高的伸长率，而铸造钢的伸长率则较低。
断面收缩率是材料断裂时剩余断面与原断面面积的比值，表示材料在断裂时的收缩程度。
断面收缩率的数值越大，说明材料的塑性变形越显著，能量吸收能力越高，断裂后剩余截面的面积越小。
断面收缩率往往与伸长率成反比，即材料的伸长率越大，断面收缩率就越小。
除了以上几个常见的拉伸性能指标，还有一些其他指标也可以用来评价材料的拉伸性能，如杨氏模量、泊松比等。
杨氏模量也被称为弹性模量，用于描述材料的刚性程度，即在拉伸力作用下，材料的形变程度。
泊松比则是材料在拉伸过程中横向收缩与纵向变形之间的比率，用于描述材料的变形特性。
在工程实践中，了解和评估材料的拉伸性能对于材料的选用和设计具有重要意义。
不同的材料具有不同的拉伸性能，根据具体应用需求和要求选择适合的材料，可以提高材料的使用寿命和安全性能。
同时，通过改变材料的处理方式、调整成分比例等方法，也可以改善材料的拉伸性能，提高材料的工程性能。
金属材料力学性能第一章材料的拉伸性能
e
We = e ε e / 2 = e2 / (2E)
0
εe
ε
制造弹簧的材料要求高的弹性比功：（ e
大 ，E 小）
四 弹性不完整性
1、滞弹性 (弹性滞后)
----在弹性范围内 快速加载或卸载后, 随时间延长产生附 加弹永生应变的现 象。
加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成
一封闭回线 ------ 弹性滞后环
s = Fs / A0
对于拉伸曲线上没有屈服平台的材料，塑性 变形硬化过程是连续的，此时将屈服强度定义 为产生0.2% 残余伸长时的应力，记为σ0.2
s = σ0.2 = F0.2 / A0
抗拉强度b：
定义为试件断裂前所能承受的最大工程 应力，以前称为强度极限。取拉伸图上的最大 载荷，即对应于b点的载荷除以试件的原始截 面积，即得抗拉强度之值，记为σb
无机玻璃、陶瓷以及一些处于低温下的 脆性金属材料，在拉伸断裂前只发生弹性变形， 而不发生塑性变形，其拉伸曲线如图1-3(a)所 示。
➢ 在拉伸时，试件发生轴向伸长，也 同时发生横向收缩。将纵向应变el 与 横(径)向应变er之负比值表示为υ，即 υra=t-ioe)r/,e它l ，也是υ 称材料为的波弹桑性常比数(P。oisson’s
外力作用下，产生变形，这种变形在外力去除时随即消失 而恢复原状。 2. 特性： 1） 可逆性：外力去除时，变形消失，恢复原状。 2） 单值线性关系：应力与应变呈单值线性关系。（OE段） 3） 弹性变形量比较小，一般小于1%。 3. 实质： 金属材料弹性变形是其晶格中原子自平衡位置产生可逆位移 的反映。
1
2´
30.1
24.0
0
4
8.5
ε
17.8
影响材料拉伸性能试验的几大技术因素机械基础
影响材料拉伸性能试验的几大技术因素屈服强度σs､抗拉强度σb等参数是金属材料最富代表性的力学性能指标,是工程设计､机械制造的主要依据,这类力学性能指标的分析和研究对于从事基础理论研究和分析工程事故具有非常重要的意义｡一､影响材料拉伸试验强度的因素:1.温度效应随着试验温度的升高, 金属材料的σs(σ0.2)显著降低｡例如低碳钢材料,随着试验温度升高,其屈服强度σs相应降低且屈服平台的长度逐渐缩短,直至某一温度屈服平台消失,σs不复存在;由于温度升高使材料的晶界由硬､脆转变为软､弱,使其抗力降低,因此,材料的σb在宏观上也随试验温度的变化而改变｡2. 加载速率效应材料的屈服点随加载速率的增大而提高;室温条件下,拉伸速度对强度较高的金属材料的σb 无影响,而对强度较低的､塑性好的金属材料有微小的影响｡拉伸时加载速率增大,σb有增高的趋势｡在高温下,拉伸加载速率对σb有显著的影响｡3.试验条件及试样工艺效应金属材料处于有害的介质环境时,试样的屈服点降低｡试样的表面粗糙度对屈服点也有影响,特别是对塑性较差的金属材料有较大的影响,有使屈服点降低的趋势｡4. 偏心效应由于试验机的加载轴线与试样的几何中心不一致,所以严格的轴向荷载(图1(a))是很难获得的,这就造成了试验机偏心加载､产生弯曲而引入测试误差｡考虑同轴度的影响,试样受｡如图1(b)所示｡其中,几何同轴度为e､力的同轴度为α图15.试验刚度效应在创恒实验室的材料的拉伸试验中,试验系统可视为试验机机身､夹具-加载系统和试样三部分构成的“可变形的试验系统”｡显然,试验机机身的刚度､夹具-加载系统的刚度和受拉试样的抗拉刚度共同构成了“试验系统”的刚度｡所以,试验机的弹性变形､夹具-加载系统的工作状态和试样本身的变形都会对试验产生影响,即试验刚度在一定程度上会影响试样的试验强度指标｡在实践中,不同刚度的试验机实测对比结果也反映了试验刚度对材料试验强度的影响｡二､结论1. 遵循规范､仔细操作､认真分析､将各种技术因素对材料试验强度的影响最小化2. 使用符合要求的试样,保证加载的对中度,尽量使用气动或液压夹具,减少偏心效应的影响｡3. 试验刚度随荷载P的增加而逐渐减小,试验的刚度也与试样的尺寸和材料弹性模量有关｡。
拉伸性能实验报告
拉伸性能实验报告
本次实验旨在测试材料的拉伸性能。
实验采用了标准拉伸试验方法，对不同材料进行了拉伸测试。
实验结果表明，不同材料的拉伸性能存在着显著的差异。
实验材料：本次实验选取了三种材料进行测试，分别为聚酰亚胺薄膜、聚乙烯塑料膜和铝合金板材。
实验设备：拉伸试验机、计算机、测量仪器等。
实验方法：将样品夹在拉伸试验机上，先进行预拉伸，然后施加拉伸力，记录样品在拉伸过程中的应变和应力数据，绘制应力应变曲线。
实验结果：
1.聚酰亚胺薄膜：在拉伸过程中表现出极高的拉伸强度和模量，表现出了良好的耐热性和化学稳定性。
2.聚乙烯塑料膜：在拉伸过程中表现出较低的拉伸强度和模量，但表现出了较好的延展性和耐冲击性。
3.铝合金板材：在拉伸过程中表现出较高的拉伸强度和模量，但表现出较低的延展性和韧性。
结论：不同材料的拉伸性能存在着显著的差异，应根据具体应用需求选择合适的材料。