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第三章 材料的力学性能第一节拉伸或压缩时材料的力学性能一、 概述分析构件的强度时，除计算应力外，还应了解材料的力学性质(Mecha nicaiproperty )，材料的力学性质也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等 方面的特性。
它要由实验来测定。
在室温下，以缓慢平稳的方式进行试验，称为常温静载试 验，是测定材料力学性质的基本试验。
为了便于比较不同材料的试验结果，对试件的形状、 加工精度、加载速度、试验环境等，国家标准规定了相应变形形式下的试验规范。
本章只研 究材料的宏观力学性质， 不涉及材料成分及组织结构对材料力学性质的影响， 并且由于工程中常用的材料品种很多， 主要以低碳钢和铸铁为代表，介绍材料拉伸、压缩以及纯剪切时的力学性质。
二、 低碳钢拉伸时的力学性质低碳钢是工程中使用最广泛的金属材料，同时它在常温静载条件下表现出来的力学性质也最具代表性。
低碳钢的拉伸试验按《金属拉伸试验方法》 (GB/T228 — 2002)国家标准在万能材料试验机上进行。
标准试件(Sta ndard specimen )有圆形和矩形两种类型，如图3-1所示。
试件上标记 A 、B 两点之间的距离称为标距，记作 1°。
圆形试件标距|0与直径d 0有两种比例，即l °=10d °和l 0=5d 。
矩形试件也有两种标准，即 l 0 11.3 A0和l 0 5.65 A0。
其中A 0为矩形试件的截面面积。
图3-1拉伸试件试件装在试验机上，对试件缓慢加拉力 F P ,对应着每一个拉力 F P ,试件标距l 0有一个 伸长量 A |O 表示F P和A l 的关系曲线，称为拉伸图或 F P —A l 曲线。
如图3-2a ，由于F —A l 曲线与试件的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，把拉力F p 除以试件横截面的原始面积F P一 一 l-为纵坐标；把伸长量A 除以标距的原始长度10,得出应变 为A )l 。
机械材料力学简介：机械材料力学是机械工程中的重要学科，它研究的是材料的性能和行为在外力作用下的变化规律。
本文将介绍机械材料力学的基本概念、力学性质和应用领域。
一、力学材料的基本概念机械材料力学研究的对象是各种工程材料，如金属、塑料、陶瓷等。
这些材料在受到外力作用后会发生变形、断裂等。
1. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性的重要指标。
它表示在给定的应力作用下，材料的应变变化情况。
各种材料的弹性模量不同，该指标可以帮助工程师选择合适的材料。
2. 屈服强度材料的屈服强度表示其在受力作用下所能承受的最大应力。
超过屈服强度的应力会导致材料发生永久变形或断裂。
3. 断裂韧性断裂韧性是评价材料抵抗断裂的能力。
具有高断裂韧性的材料不易发生断裂，能够在受到较大外力时保持完整性。
二、机械材料力学的性质机械材料力学研究的是材料在力学方面的性质，包括强度、刚度、韧性等。
这些性质直接影响着材料的选择和使用。
1. 强度强度是指材料在受到外力作用下所能承受的极限应力。
高强度材料可以在受到较大力的作用下保持完整性。
2. 刚度刚度是材料的变形能力，描述材料抵抗形变的能力。
刚度高的材料能够保持较好的形状稳定性。
3. 韧性韧性是材料抵抗断裂的能力，也是衡量材料抵御外界冲击的指标。
韧性好的材料能够在受到冲击时不易破裂。
三、机械材料力学的应用机械材料力学的研究成果被广泛应用于各个领域的工程设计和制造中。
1. 汽车制造在汽车制造过程中，需要选用强度高、刚度好、韧性好的材料，以确保汽车在各种复杂的路况下能够正常工作，并且能够抵御外界撞击。
2. 航空工程航空工程对材料的要求更高，因为航空器需要具备轻量化、高强度、高韧性等特性。
机械材料力学的研究成果为航空器的设计和制造提供了重要的依据。
3. 建筑工程在建筑工程中，需要选用具有较好刚度和强度的材料，以确保建筑结构的稳定和安全。
总结：机械材料力学作为机械工程的重要学科，研究材料在受力作用下的性质和行为，涵盖了材料的强度、刚度、韧性等多个方面。
材料的力学性质和应力分析材料的力学性质是指材料在受到外力作用下的表现和特性。
了解材料的力学性质对于工程设计和制造具有重要意义，可以帮助我们优化结构和提高材料的使用效能。
本文将从基本概念入手，介绍材料的力学性质以及应力分析的相关内容。
一、弹性模量弹性模量（Young's modulus）是一个衡量材料刚度或者变形能力的物理量。
它定义为单位应力下材料所产生的应变。
一般表示为E，单位是帕斯卡（Pa）。
弹性模量越大，材料的刚性越高，变形能力越小。
常见的材料如钢材、铝合金等具有较高的弹性模量，而橡胶等弹性材料则具有较低的弹性模量。
二、屈服强度屈服强度是指材料在受到外力作用时开始产生塑性变形的应力值。
一般表示为σy，单位仍为帕斯卡。
屈服强度是材料抗应力能力的重要指标之一，反映了材料的强度和韧性。
一般来说，屈服强度越高，材料的抗应力能力越强。
三、断裂韧性断裂韧性是材料在受到外力作用时破坏前所能吸收的能量。
它是一个衡量材料抗断裂性能的指标，常用单位是焦耳/平方米。
高断裂韧性的材料能够在承受冲击或挤压等外力时具有较强的韧性和延展性，不容易发生断裂。
如钢材、陶瓷等材料具有较高的断裂韧性。
四、材料的应力分析应力是材料单位面积上的力，通常表示为σ，单位为帕斯卡。
应力分析是研究材料在受到外力作用时，应力如何分布和变化的过程。
常见的应力分析方法有静力学和动力学两种。
静力学应力分析是指在力平衡的条件下，通过解析或者数值方法计算材料的应力分布。
动力学应力分析则考虑了外界作用下材料的惯性效应和动态变化，对于研究材料在高速运动或者冲击载荷下的应力响应非常重要。
结论材料的力学性质和应力分析对于工程设计和制造过程具有重要的指导意义。
通过了解材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等性质，可以选择合适的材料类型，提高工程结构的可靠性和安全性。
同时，对于材料在受到外力作用时的应力分布和变化进行分析，可以帮助我们预测材料的受力情况，设计合理结构以及降低材料失效的风险。
弹性与塑性材料的力学性质材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科。
材料的力学性质是材料力学研究的重要内容之一。
材料的力学性质包括弹性性质和塑性性质。
本文将重点介绍弹性与塑性材料的力学性质。
一、弹性材料的力学性质弹性材料是指在外力作用下，能够发生弹性变形，当外力消失时，能够恢复原来的形状和大小的材料。
弹性材料的力学性质主要包括弹性模量、泊松比和弹性极限。
1. 弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形的能力的物理量。
弹性模量越大，材料的抗弹性变形能力越强。
弹性模量的单位是帕斯卡（Pa）。
常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量和泊松比。
2. 泊松比泊松比是材料在受到外力作用时，沿着垂直于外力方向的横向应变与沿着外力方向的纵向应变之比。
泊松比的值一般在0.1到0.5之间。
泊松比越小，材料的抗弹性变形能力越强。
3. 弹性极限弹性极限是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力。
当应力超过弹性极限时，材料就会发生塑性变形或破坏。
二、塑性材料的力学性质塑性材料是指在外力作用下，能够发生塑性变形，当外力消失时，不能恢复原来的形状和大小的材料。
塑性材料的力学性质主要包括屈服强度、延伸率和冷加工硬化指数。
1. 屈服强度屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生塑性变形的应力值。
屈服强度越大，材料的抗塑性变形能力越强。
2. 延伸率延伸率是指材料在受到外力作用时，发生塑性变形后，长度增加的百分比。
延伸率越大，材料的塑性变形能力越强。
3. 冷加工硬化指数冷加工硬化指数是指材料在经过冷加工后，硬度的增加量与冷加工变形量之比。
冷加工硬化指数越大，材料的塑性变形能力越强。
三、弹性与塑性材料的比较弹性材料和塑性材料在力学性质上有很大的区别。
弹性材料的力学性质主要表现为弹性模量、泊松比和弹性极限，而塑性材料的力学性质主要表现为屈服强度、延伸率和冷加工硬化指数。
弹性材料的应力-应变曲线是一条直线，而塑性材料的应力-应变曲线是一条弯曲的曲线。
