第一章 材料的拉伸性能

材料⼒学性能第⼀章⼀.静载拉伸实验拉伸试样⼀般为光滑圆柱试样或板状试样。

若采⽤光滑圆柱试样，试样⼯作长度（标长）l0 =5d0 或l0 =10d0，d0 为原始直径。

⼆.⼯程应⼒：载荷除以试件的原始截⾯积。

σ=F/A0⼯程应变：伸长量除以原始标距长度。

ε=ΔL/L0低碳钢的变形过程：弹性变形、不均匀屈服塑性变形(屈服)、均匀塑性变形(明显塑性变形)、不均匀集中塑性变形、断裂。

三.低碳钢拉伸⼒学性能1．弹性阶段（Ob）（1）直线段（Oa）：线弹性阶段，E=σ/ε（弹性模量，⽐例常数）σp—⽐例极限（2）⾮直线段（ab）：⾮线弹性阶段σe—弹性极限2. 屈服阶段（bc）屈服现象：当应⼒超过b点后，应⼒不再增加，但应变继续增加，此现象称为屈服。

σs—屈服强度（下屈服点），屈服强度为重要的强度指标。

3.强化阶段（ce）材料抵抗变形的能⼒⼜继续增加，即随试件继续变形，外⼒也必须增⼤，此现象称为材料强化。

σb—抗拉强度，材料断裂前能承受的最⼤应⼒4．局部变形阶段（颈缩）（ef）试件局部范围横向尺⼨急剧缩⼩，称为颈缩。

四.主要⼒学性能指标弹性极限（σe）：弹性极限即指⾦属材料抵抗这⼀限度的外⼒的能⼒屈服强度（σs）：抵抗微量塑性变形的应⼒五.铸铁拉伸⼒学性能特点：（1）较低应⼒下被拉断（2）⽆屈服，⽆颈缩（3）延伸率低（4）σb—强度极限（5）抗压不抗拉讨论1：σs 、σr0.2、σb都是机械设计和选材的重要论据。

实际使⽤时怎么办？塑性材料：σs 、σr0.2脆性材料：σb屈强⽐：σs /σb讨论2：屈强⽐σs /σb有何意义？屈强⽐s / b值越⼤，材料强度的有效利⽤率越⾼，但零件的安全可靠性降低。

六.弹性变形及其实质定义：当外⼒去除后，能恢复到原来形状和尺⼨的变形。

特点：单调、可逆、变形量很⼩(<0.5~1.0%)2E 21a 2e e e e σεσ==七.弹性模量1、物理意义：材料对弹性变形的抗⼒。

材料的力学性能（西北工业大学出版社出版的图书）：《材料的力学性能》是西北工业大学出版社2001年8月1日出版的图书。

本书从工程应用的角度，介绍材料力学性能的基本理论，评价材料的各种力学性能指标、测定原理与方法，失效机理与失效准则及其工程实用意义。

书中尽可能反映国内，尤其是西北工业大学在这一领域内的科研成果。

内容简介：全书共十四章，可分为三大部分。

第一部分包括第一章至第七章，主要介绍与评价金属结构件安全性相关的力学性。

第二部分包括第八章至第十一章，介绍与评价金属结构件使用寿命相关的力学性能。

考虑到复合材料、高分子材料与陶瓷材料将作为结构材料在工程中应用，故第三部分介绍这些材料的力学性能。

《材料的力学性能》可作为高等院校材料科学与工程各专业的教材，也可作为从事金属与非金属制作加工、机械与结构设计等领域内工作的工程技术人员的参考书。

目录：绪论第一章材料的拉伸性能1.1 引言1.2 拉伸试验1.3 脆性材料的拉伸性能1.4 高塑性材料的拉伸性能（Ⅰ）——连续塑性变形强化1.5 高塑性材料的拉伸性能（Ⅱ）——不连续塑性变形强化第二章弹性变形与塑性变形2.1 引言2.2 弹性变形2.3 弹性极限与弹性比功2.4 弹性不完善性2.5 塑性变形U2.6 屈服强度2.7 形变强化第三章其它静加载下的力学性能3.1 引言3.2 扭转试验3.3 弯曲试验3.4 压缩试验3.5 剪切试验第四章材料的硬度4.1 引言4.2 布氏硬度4.3 洛氏硬度4.4 维氏硬度4.5 显微硬度4.6 肖氏硬度第五章断裂5.1 引言5.2 脆性断裂5.3 理论断裂强度和脆断强度理论5.4 延性断裂5.5 脆性一韧性转变第六章切口强度与切口冲击韧性6.1 引言6.2 局部应力与局部应变6.3 切口强度的实验测定6.4 切口强度的估算6.5 切口敏感度评估6.6 切口冲击韧性6.7 低温脆性第七章断裂韧性7.1 引言7.2 裂纹的应力分析7.3 裂纹扩展力或裂纹扩展的能量释放率7.4 平面应变断裂韧性7.5 裂纹尖端塑性区U*7.6 平面应变断裂韧性§K§-IC的测定7.7 金属的韧化U*7.8 估算§K§-IC的模型和经验关系式U*7.9 裂纹尖端张开位移U*7.10 §J§积分U*第八章金属的疲劳8.1 引言8.2 金属在对称循环应力下的疲劳8.3 非对称循环应力下的疲劳8.4 疲劳切口敏感度8.5 累积疲劳损伤8.6 疲劳失效过程和机制8.7 应变疲劳8.8 疲劳裂纹形成寿命的估算U*8.9 疲劳裂纹扩展速率及门槛值……第九章材料在高温下的力学性能第十章环境介质作用下金属的力学性能第十一章金属的磨损与接触疲劳第十二章复合材料的力学性能第十三章高分子材料的力学性能第十四章陶瓷材料的力学性能思考题与习题参考文献。

《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。

3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。

8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。

11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。

弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。

答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。