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各種材料拉伸性能特點
各種材料拉伸性能特點
更新时间:2024-10-12 21:17:14

材料拉伸性能指标,又稱力學性能指标,用應力 " 應變曲線上反映變形過程性質發生變化的臨界值表示。力學性能指标可分為二類:反映材料對塑性變形和斷裂的抗力的指标,稱為材料的強度指标;反映材料塑性變形能力的指标,稱為材料的塑性指标。

一、屈服強度

原則上,材料的屈服強度應理解為開始塑性變形時的應力值。但實際上,對于連續屈服的材料,這很難作為判定材料屈服的準則,因為工程中的多晶體材料,其各晶粒的位向不同,不可能同時開始塑性變形,當隻有少數晶粒發生塑性變形時,應力-應變曲線上難以"覺察"出來。隻有當較多晶粒發生塑性變形時,才能造成宏觀塑性變形的效果。因此,顯示開始塑性變形時應力水平的高低,與測試儀器的靈敏度有關。工程上采用規定一定的殘留變形量的方法,确定屈服強度。

工程上常用的屈服标準有三種:

比例極限 應力-應變曲線上符合線性關系的最高應力值,用σp表示,超過σp 時,即認為材料開始屈服。

彈性極限 試樣加載後再卸載,以不出現殘留的永久變形為标準,材料能夠完全彈性恢複的最高應力值,用σe1表示,超過σe1時,即認為材料開始屈服。

其中n為拉伸圖放大倍數,Le為引伸計标距,εp為規定的非比例伸長率),過C點作彈性直線段的平行線CA,交曲線于A點,A點對應的載荷Pp即為所測定的非比例伸長載荷,規定非比例伸長應力由下式計算

各種材料拉伸性能特點(材料拉伸性能簡介)1

各種材料拉伸性能特點(材料拉伸性能簡介)2

規定殘餘伸長應力(σr)試樣卸載後,其标距部分的殘餘伸長達到規定比例時的應力,常用的為σr0.2,即規定殘餘伸長率為0.2%時的應力值。

測定σr通常用卸載法(如圖3-1-4),即當卸載後所得殘餘伸長為規定殘餘伸長載荷pr,規定殘餘伸長應力由下式計算

σr=Pr/A0 (1-5)

3、規定總伸長應力(σt)試樣标距部分的總伸長(彈性伸長與塑性伸長之和)達到規定比例時的應力。應用較多的規定總伸長率為0.5%、0.6%和0.7%,相應地,規定總伸長應力分别記為σt0.5、σt0.6和σt0.7

各種材料拉伸性能特點(材料拉伸性能簡介)3

測定σt也用圖解法,操作與測定σp相同,拉伸圖橫軸放大倍數不小于50倍。如圖3-1-5所示,在p-Δl曲線上,自曲線原點O起,截取相應于規定總伸長的線段,

各種材料拉伸性能特點(材料拉伸性能簡介)4

過E點作縱軸平行線EA交曲線于A點,A點對應的載荷即為規定總伸長的載荷,規定總伸長應力由下式計算

σt=Pt/A0 (1-6)

各種材料拉伸性能特點(材料拉伸性能簡介)5

在上述屈服強度的測定中,σp和σt是在試樣加載時直接從應力-應變(載荷-位移)曲線上測量的,而σr則要求卸載測量。由于卸載法測定規定殘餘伸長應力σr比較困難,而且效率低,所以,在材料屈服抗力評定中,更趨于采用σp和σt。σt在測試上又比σp方便,而且不失σp表征材料屈服特征的能力,所以,可以用σt代替σp,尤其在大規模工業生産中,采用σt的測定方法,可以提高效率。

對于不連續屈服即具有明顯屈服點的材料,其應力-應變曲線上的屈服平台就是材料屈服變形的标志,因此,屈服平台對應的應力值就是這類材料的屈服強度,記作σys,按下式計算

σys=Py/A0

式中,Py為物理屈服時的載荷或下屈服點對應的載荷。屈服強度是應用最廣的一個性能指标。因為任何機械零件在工作過程中,都不允許發生過量的塑性變形,所以,機械設計中,把屈服強度作為強度設計和選材的依據。

二、抗拉強度

材料的極限承載能力用抗拉強度表示。拉伸試驗時,與最高載荷Pb對應的應力

值σb即為抗拉強度

σb=Pb/A0

對于脆性材料和不形成頸縮的塑性材料,其拉伸最高載荷就是斷裂載荷,因此,其抗拉強度也代表斷裂抗力。對于形成頸縮的塑性材料,其抗拉強度代表産生最大均勻變形的抗力,也表示材料在靜拉伸條件下的極限承載能力。對于鋼絲繩等零件來說,抗拉強度是一個比較有意義的性能指标。抗拉強度很容易測定,而且重現性好,與其他力學性能指标如疲勞極限和硬度等存在一定關系,因此,也作為材料的常規力學性能指标之一用于評價産品質量和工藝規範等。

三、實際斷裂強度

拉伸斷裂時的載荷Pk除以斷口處的真實截面積Ak所得的應力值稱為實際斷裂強度Sk

Sk=Pk/Ak

注意,在這裡采用的是試樣斷裂時的真實截面積,Sk是真實應力,其意義是表征材料對斷裂的抗力,因此,有時也稱為斷裂真應力。

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