应力应变曲线.pptx
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1、1金属材料的变形与再结晶金属材料的变形与再结晶123金属热变形、蠕变与超塑性金属热变形、蠕变与超塑性4金属的应力应变曲线金属的应力应变曲线金属的塑性变形金属的塑性变形回复与再结晶回复与再结晶第1页/共27页2单向静拉伸试验单向静拉伸试验是应用最广泛的力学性能试验方法之一。1)可揭示材料在静载下的力学行为(三种失效形式):即:过量弹性变形过量弹性变形、塑性变形塑性变形、断裂断裂。n2)还可标定出材料的最基本力学性能指标:n如:屈服强度屈服强度、抗拉强度抗拉强度、伸长率伸长率、断面收缩率断面收缩率等。9-1 金属的应力应变曲线第2页/共27页31、拉伸力伸长曲线、拉伸力伸长曲线1 1、拉伸曲线、拉
2、伸曲线拉伸力拉伸力F绝对伸长绝对伸长L的关系曲线。在拉伸力的作用下,退火低碳钢的变形过程四个阶段:1)弹性变形弹性变形:Oe2)不均匀屈服塑性变形不均匀屈服塑性变形:AC3)均匀塑性变形均匀塑性变形:CB4)不均匀集中塑性变形不均匀集中塑性变形:Bk5)最后发生断裂。k低碳钢的拉伸力与伸长曲线第3页/共27页42、工程应力、工程应力 应变应变曲线曲线(工程)应力(工程)应力 应变应变曲线,曲线,曲线形状不变。由此,可建立材料在静拉伸下的力学性能指标。应力应力:物体受外载荷作用时,单位截面积上内力。工程应力应变曲线工程应力应变曲线n应变应变:单位长度上的伸长。试样原截面积 A0试样标距 L0n弹
3、弹性性变变形形:应应力力去去除除后后能能够够恢复的变形。恢复的变形。=E=En弹性模量:弹性模量:E En弹性极限:弹性极限:e en屈服极限:屈服极限:s s,0.20.2n加工硬化(应变硬化)加工硬化(应变硬化)n抗拉强度:抗拉强度:b bn断裂强度:断裂强度:k kn延伸率:延伸率:=(L=(Lk k-L-L0 0)/L)/L0 0n断面收缩率:断面收缩率:=(F F0 0-F-Fk k)/F)/F0 0第4页/共27页5用静拉伸应力应变曲线,可得出许多重要性能指标:弹性模量弹性模量 E:主要用于零件的刚度设计。屈服强度屈服强度s s 和抗拉强度和抗拉强度b b:主要用于零件的强度设计。
4、特别是:抗拉强度抗拉强度b b 和弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度有一定比例关系,进一步为零件在交变载荷下使用提供参考。而材料的塑性材料的塑性,断裂前的应变量断裂前的应变量:主要是为材料在冷热变形时的工艺性能作参考。2、工程应力 应变曲线第5页/共27页6工程应力工程应力应变应变曲线:曲线:不能真实反映试件拉伸过程中应力和应变的变化关系。实际拉伸中,随载荷F 增加,长度 L0 伸长,截面积 A0 相应减少。工程应力应变曲线工程应力应变曲线2、工程应力 应变曲线1.低钢、正火、退火调质中钢,低、中C合金钢某些Al合金及某些高分子材料具有类似上述曲线。2.铸铁、陶瓷:只有第I阶段3.中、高碳钢:没有第II
5、阶段第6页/共27页73、真应力、真应力S真应变真应变e 曲线曲线3 3、真应力、真应力S真应变真应变e 曲线:(流变曲线)曲线:(流变曲线)在实践的塑性变形中,试样的截面积与长度也在不断发生着变化,在研究金属塑性变形时,为了获得真实的变形特性,应当按真应力和真应变来进行分析。流变曲线真实反映变形过程中,随应变量增大,材料性质的变化。工程应力应变曲线工程应力应变曲线第7页/共27页8真应力真应力S与真应变与真应变e1 1)真应力)真应力 S:试件在某一瞬时承受的拉伸应力。2)真应变)真应变 e:试件瞬时伸长量/瞬时长度。若拉伸过程各阶段试件伸长量为一微小增量dL,则试件从L0伸长到Ln,总应变
6、为:工程应变工程应力第8页/共27页93)真应力真应力S 与工程应力工程应力关系关系当材料拉伸变形是等体积变化(等体积变化(A0L0=AL)过程时,真应力真应力S 和工程应力工程应力 之间存在如下关系:这说明,S 。(-工程应变工程应变)第9页/共27页104)真应变真应变e 与工程应变工程应变关系关系显然,总是 e ,且变形量越大,二者的差距越大。第10页/共27页114、定义真应力、定义真应力S(应变(应变e)的意义)的意义1 1)真应力)真应力 S 和真应变和真应变 e 的定义:的定义:承认了在变形过程中试件长度和直径间相互变化的事实。承认了在变形过程中试件长度和直径间相互变化的事实。因
7、变形过程中体积保持不变,因此即长度伸长了,其实际截面积 A 就会相应减少,因此,第11页/共27页124、定义真应力、定义真应力S(应变(应变e)的意义)的意义2 2)之所以如此定义真应变:)之所以如此定义真应变:因为每一时刻实际应变e 与瞬时标距长度瞬时标距长度L Li i 有关。若固定每一位移增量L,瞬时长度 Li 就随之增加,相应地,应变增量应变增量就会减少。(因随附加每一位移增量L,瞬时标距长度Li 都要随之增加)。由试件总长度变化来定义其真应变真应变e e,就有可能认为该长度变化是一步达到的,或任意多步达到的。第12页/共27页13因此,若试件分几次拉伸(如分2次拉伸),则各次拉伸各
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