材料在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能

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1、材料在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能1.1拉伸試驗(yàn)1.1.1概述拉伸試驗(yàn)是標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣在靜態(tài)軸向拉伸力不斷作用下以規(guī)定的拉伸速度拉至斷裂，并在拉伸過(guò)程中連續(xù)記錄力與伸長(zhǎng)量，從而求出其強(qiáng)度判據(jù)和塑性判據(jù)的力學(xué)性能試驗(yàn)。強(qiáng)度指標(biāo)：彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度；塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。0.2概念應(yīng)力：應(yīng)力是在它所作用面積上的力，用”/皿皿2表示，在米制單位中,用千帕（kPa）或兆帕（MPa）表示。應(yīng)力F-F*(7=—=—(MPa)F/S應(yīng)變：是被測(cè)試材料尺寸的變化率，它是加載后應(yīng)力引起的尺寸變化。由于應(yīng)變是

2、一個(gè)變化率，所以它沒(méi)有單位。應(yīng)變%"4-4A/原始標(biāo)距（/??：施力前的試樣標(biāo)距。斷后標(biāo)距（厶〃）：試樣斷裂后的標(biāo)距。平行長(zhǎng)度（乙“：試樣兩頭部或兩夾持部分（不帶頭試樣）之間平行部分的長(zhǎng)度。斷后伸長(zhǎng)率（N）:是斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)（厶-厶）與原始標(biāo)距（6）之比的百分率。斷面收縮率（N）：斷裂后試樣橫截面積的最大縮減量（6-乂）與原始橫截面積（S。）之比的百分率。最大力（心）：試樣在屈服階段之后所能抵抗的最大力。屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。上屈服強(qiáng)度：試樣發(fā)

3、生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力。下屈服強(qiáng)度：在屈服期間，不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力。1.1.3拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線以低碳鋼的拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線為例。OB—彈性階段，BC—屈服階段CD—強(qiáng)化階段，DE—頸縮階段試樣在各階段變化的示意圖弾性階段金屬材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系，符合胡克定律，即a二￡?￡,其比例系數(shù)E稱為彈性模量。彈性極限幾與比例極限久非常接近，工程實(shí)際中近似地用比例極限代替彈性極限。屈服階段屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)，應(yīng)區(qū)分

4、上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。通常把下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度。強(qiáng)化階段經(jīng)過(guò)屈服階段后，曲線從C點(diǎn)又開(kāi)始逐漸上升，說(shuō)明要使應(yīng)變?cè)黾樱仨氃黾討?yīng)力，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱作強(qiáng)化，CD段稱為強(qiáng)化階段（加工硬化）。曲線最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值記作，稱為材料的抗拉強(qiáng)度（或強(qiáng)度極限），它是衡量材料強(qiáng)度的又一個(gè)重要指標(biāo)。強(qiáng)度極限是材料在整個(gè)拉伸過(guò)程中所能承受的最大拉力。頸縮階段曲線到達(dá)D點(diǎn)，在試件比較薄弱的某一局部（材質(zhì)不均勻或有缺陷處），變形顯著增加，有效橫截面急劇減小，出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象。此后，試件的軸向變

5、形主要集中在頸縮處，試件最后在頸縮處被拉斷。CF仃⑴o(b)aawa是低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，它有鋸齒狀的屈服階段，分上下屈服，均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸，然后試樣斷裂；b是中碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，它有屈服階段，但波動(dòng)微小，幾乎成一條直線，均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸，然后試樣斷裂。c是淬火后低、中溫回火鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，它無(wú)可見(jiàn)的屈服階段，均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸，然后試樣斷裂；d是鑄鐵、淬火鋼等較脆材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，它不僅無(wú)屈服階段，而且在產(chǎn)生少量均勻塑性變形后就突然斷裂。1.1.4拉伸試樣形狀及尺寸A曲㈣葉

6、抬扃頭燎紋頭平板佻拉頭拉伸試樣的一般形狀需要加工制樣：壓制坯、鑄錠、無(wú)恒定截面的產(chǎn)品；不需加工制樣：有恒定橫截面的型材、棒材、線材、鑄造試樣;橫截面的形狀：圓形、矩形、多邊形、環(huán)形，其他形狀;試樣的原始標(biāo)距：比例試樣厶二/5。丄/2（短比例試樣：后S.ES;長(zhǎng)比例試樣：非比例試樣厶與S//2無(wú)關(guān)圓形橫截面拉伸試樣的形狀和尺寸符號(hào)比例試樣尺寸原始直徑do：3、S、0、8、20、IS、20、2S,優(yōu)先采用S、Z。、原始標(biāo)距短試樣（優(yōu)先）Lo-5cLo,長(zhǎng)試樣Lo^lOdo平行長(zhǎng)度」好/2,仲裁試驗(yàn)：Lc二匚。+

7、2島試樣總長(zhǎng)度匚取決于夾持方法，原則上Lt〉Lc+4心過(guò)渡圓半徑^>0.75do矩形橫截面拉伸試樣的形狀和尺寸符號(hào)-丿—ZTrblAr4—rittwn九一應(yīng)竝立電矩形截面非比例試樣原始厚度原始標(biāo)距u：短試樣（優(yōu)先）二s.ESsj"，長(zhǎng)試樣二ms十/2；若采用非比例試樣平行長(zhǎng)度Lc2L°+1.SSj/2,仲裁試驗(yàn)：匚尸G+2S//2過(guò)渡圓半徑薄板非比例試樣原始寬度bo=12.S、20、頭部寬度過(guò)渡弧半徑二2OQmm，0o=2SQmm，Lo-5Oww,L。二SOmm,帶頭L<=7Smm,不帶頭L

8、Lc二不帶頭匸尸140皿皿帶頭Lc二ZOOmm,不帶頭Lq二Z2Omm經(jīng)過(guò)機(jī)加工試樣不經(jīng)機(jī)加工試樣1,1.S拉伸試驗(yàn)前的準(zhǔn)備(1)取樣與制樣取樣部位、取樣方向、取樣數(shù)量是對(duì)材料性能試驗(yàn)結(jié)果影響較大的3個(gè)因素，被稱為取樣三要素。樣坯的切取部位、方向和數(shù)量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)QB/丁2975-2020《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能取樣位置及試樣制備》或協(xié)議的規(guī)定。取樣方法從原材料（型材、棒材、板材、管材、絲材、帶材等）上直接取樣