第一章 材料力学性能PPT课件
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材料的性能PPT课件
1、布氏硬度HBW
压头 符号
淬火钢球 HBS
硬质合金球 HBW
范围 应用
HB≤450 退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
HBW≤650 布氏硬度值≤650HBW的材料
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
e (c)
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷） （b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
2021
4
弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
EtgR(MP)a
e
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加 工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状 来提高零件的刚度。
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料 ④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一 般，A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使 用要求。
2021
8
（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。 一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
在静载荷下
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度：布氏硬度、洛氏硬度等 在冲击载荷下 ➢ 冲击韧度 在交变载荷下 ➢ 疲劳强度
载荷
2021
2
（一）弹性与刚度
应力R( ) = F/S0 应变e() = (l-l0)/l0
静 载 拉 伸 试 验 机
拉伸试样
2021
压头 符号
淬火钢球 HBS
硬质合金球 HBW
范围 应用
HB≤450 退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
HBW≤650 布氏硬度值≤650HBW的材料
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
e (c)
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷） （b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
2021
4
弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
EtgR(MP)a
e
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加 工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状 来提高零件的刚度。
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料 ④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一 般，A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使 用要求。
2021
8
（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。 一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
在静载荷下
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度：布氏硬度、洛氏硬度等 在冲击载荷下 ➢ 冲击韧度 在交变载荷下 ➢ 疲劳强度
载荷
2021
2
（一）弹性与刚度
应力R( ) = F/S0 应变e() = (l-l0)/l0
静 载 拉 伸 试 验 机
拉伸试样
2021
材料力学课件PPT
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一
试
件
和
实
常
验
温
条
、
件
静
载
材料拉伸时的力学性质
材料拉伸时的力学性质
二 低 碳 钢 的 拉 伸
材料拉伸时的力学性质
二 低碳钢的拉伸（含碳量0.3%以下）
e
b
f 2、屈服阶段bc（失去抵抗变 形的能力）
b
e P
a c s
s — 屈服极限
（二）关于塑性流动的强度理论
1．第三强度理论（最大剪应力理论） 这一理论认为最大剪应力是引起材料塑性流动破坏的主要
因素，即不论材料处于简单还是复杂应力状态，只要构件危险 点处的最大剪应力达到材料在单向拉伸屈服时的极限剪应力就 会发生塑性流动破坏。
这一理论能较好的解释塑性材料出现的塑性流动现象。 在工程中被广泛使用。但此理论忽略了中间生应力 2的影响， 且对三向均匀受拉时，塑性材料也会发生脆性断裂破坏的事 实无法解释。
许吊起的最大荷载P。
CL2TU8
解： N AB
A [ ]
0.0242 4
40 106
18.086 103 N 18.086 kN
P = 30.024 kN
6.5圆轴扭转时的强度计算
圆轴扭转时的强度计算
▪ 最大剪应力：圆截面边缘各点处
max
Tr
Ip
max
Wp T
Wp
Ip r
—
抗扭截面模量
3、强化阶段ce（恢复抵抗变形
的能力）
o
b — 强度极限
4、局部径缩阶段ef
明显的四个阶段
1、弹性阶段ob
第1章材料力学性能
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.7硬度
1.7 硬度 硬度——用来衡量材料软硬程度的性能指标。 测试硬度的方法有多种，相应的也有多种硬
度指标。
第1章材料力学性能
1.布氏硬度 HB
1）试验原理
以压力F 将直径为D的 球形压头压入材料表面， 形成直径为d的压痕，以 压痕单位面积上承受的压 力大小来衡量材料的硬度。
L1L0 10% 0
L0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
2. 断面收缩率Ψ 断面收缩率是试样被拉断后，颈缩处的横截面积
收缩量（S0-S1）与原始横截面积S0之百分比：
S0 S1 100%
S0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
材料的δ、Ψ值越大，表明其塑性越好。 材料的塑性在工程上的实用意义： 1）塑性是变形加工（锻压）的条件。塑性较好 的材料才可以进行变形加工。 2）塑性好的材料，不易脆断，应用时安全性比 较好。
能力。 衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线
上，E体现为oe 段的斜率。
第1章材料力学性能
铁 214000
材料的力学性能——1.5刚度
常用材料的弹性模量E/MPa
镍 210000
钛 118010
铝 72000
铜 132400
镁 45000
在一定的载荷作用下，弹性模量（E）大的材料 发生的弹性变形比较小。
1. 屈服强度σs ——材料受静载荷作用时，抵抗塑性 变形的能力。
s
FS S0
MPa
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.4强度
如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度，材 料就会发生塑性变形。
在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作 载荷低于零件材料的屈服强度（σ工作<σs），否则 零件就会发生塑性变形而失效。
材料的力学性能——1.7硬度
1.7 硬度 硬度——用来衡量材料软硬程度的性能指标。 测试硬度的方法有多种，相应的也有多种硬
度指标。
第1章材料力学性能
1.布氏硬度 HB
1）试验原理
以压力F 将直径为D的 球形压头压入材料表面， 形成直径为d的压痕，以 压痕单位面积上承受的压 力大小来衡量材料的硬度。
L1L0 10% 0
L0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
2. 断面收缩率Ψ 断面收缩率是试样被拉断后，颈缩处的横截面积
收缩量（S0-S1）与原始横截面积S0之百分比：
S0 S1 100%
S0
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.6塑性
材料的δ、Ψ值越大，表明其塑性越好。 材料的塑性在工程上的实用意义： 1）塑性是变形加工（锻压）的条件。塑性较好 的材料才可以进行变形加工。 2）塑性好的材料，不易脆断，应用时安全性比 较好。
能力。 衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线
上，E体现为oe 段的斜率。
第1章材料力学性能
铁 214000
材料的力学性能——1.5刚度
常用材料的弹性模量E/MPa
镍 210000
钛 118010
铝 72000
铜 132400
镁 45000
在一定的载荷作用下，弹性模量（E）大的材料 发生的弹性变形比较小。
1. 屈服强度σs ——材料受静载荷作用时，抵抗塑性 变形的能力。
s
FS S0
MPa
第1章材料力学性能
材料的力学性能——1.4强度
如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度，材 料就会发生塑性变形。
在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作 载荷低于零件材料的屈服强度（σ工作<σs），否则 零件就会发生塑性变形而失效。
第一章 金属材料的力学性能优秀课件
2）强度 金属材料在载荷作用下抵抗塑性 变形和破坏的能力。
a.屈服点、屈服强度：表征金属材料对产生明
F(σ)
b
es k
p
Fb
FeFs
显塑性变形的抗力。
屈服现象：S点 屈服点是指在外力作用下开 始产生明显塑性变形的最小
Fp
应力，用σS表示。
o
Δl
σS =FS/S0 (N/mm2 =Mpa)
低碳钢的力-伸长曲线 (ε)
3）塑性: 是指材料在载荷作用下产生不可逆 永久变形而不被破坏的能力。
(1)断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收缩 量Δ S与原始横截面积S0之比。
(2)断后伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量Δ L 与原始标距L 0之比。
说明：
①直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0
为常数时，塑性值才有可比性。
当l0=10d0 时，伸长率用 表示； 当l0=5d0 时，伸长率用5 表示。显然5>
②用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变 形。
③ > 时，无颈缩，为脆性材料表征 < 时，有颈缩，为塑性材料表征
第二 硬 度
硬度:是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力， 是衡量金属软硬的指标，直接影响金属的耐磨性。 常压入法； 三种：布氏、洛氏、维氏硬度
头还硬的材料。 适于测量灰铸铁、非铁合金及较软钢材的硬度。 另外：材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB 对于灰铸铁： b(MPa)≈1HB
或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
(2)洛氏硬度 HR 测量步骤：洛氏硬度HR是将标准压头用规定 压力压入被测材料表面，根据压痕深度h来确 定硬度值。值越小，材料越硬。
工程材料力学性能第一章
材料力学性能 课件
工程材料力学性能第一章
绪论
工程材料力学性能第一章
一、材料科学
• 研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间 关系的科学
工程材料力学性能第一章
1、成分／组织结构 表示材料结构所包含的四个层次：原子结构、结 合键、原子排列方式（晶体与非晶体）和组织
2、制备合成与加工工艺 其方法相对性能的影响随材料种类的不同而不同
工程材料力学性能第一章
• 三 比例极限和弹性极限 • 弹性极限σe:材料由弹性变形过渡到弹—塑性
变形时的应力。 • 比例极限σp:应力与应变成正比关系的最大应
力; • σe σp的实际意义是：一般的σe >σp • 选择比例极限σp：对于要求在服役时其应力应变
关系维持严格直线关系的机件； • 选择弹性极限σe：对于要求不允许产生微量塑性
•
工程材料力学性能第一章
• 思考题： • 1 弹性变形的实质是什么？ • 2 弹性模量E的物理意义？E是一个特殊的力
性指标，表现在哪里？ • 3 比例极限、弹性极限、屈服极限有和异同？ • 4 你学习了哪几个弹性指标？
工程材料力学性能第一章
• 理想材料弹性变形：可逆性、单值性 • 弹性不完整性 ：实际上，金属的弹性变形与加载方向
物理意义：当应变为一个单位时．弹性模量等于弹性应 力．即弹性模量是产生100％弹性变形所需的应力。 （ 无意义）
• 工程上把弹性模量E、G称做材料的刚度，它表示材料 在外载荷下抵抗弹性变形的能力.
• 机件的刚度与材料刚度不同
机件刚度（AE）与两个因素相关： • 构件的几何尺寸
• 材料弹性模量
工程材料力学性能第一章
工程材料力学性能第一章
二、金属材料的使用性能
工程材料力学性能第一章
绪论
工程材料力学性能第一章
一、材料科学
• 研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间 关系的科学
工程材料力学性能第一章
1、成分／组织结构 表示材料结构所包含的四个层次：原子结构、结 合键、原子排列方式（晶体与非晶体）和组织
2、制备合成与加工工艺 其方法相对性能的影响随材料种类的不同而不同
工程材料力学性能第一章
• 三 比例极限和弹性极限 • 弹性极限σe:材料由弹性变形过渡到弹—塑性
变形时的应力。 • 比例极限σp:应力与应变成正比关系的最大应
力; • σe σp的实际意义是：一般的σe >σp • 选择比例极限σp：对于要求在服役时其应力应变
关系维持严格直线关系的机件； • 选择弹性极限σe：对于要求不允许产生微量塑性
•
工程材料力学性能第一章
• 思考题： • 1 弹性变形的实质是什么？ • 2 弹性模量E的物理意义？E是一个特殊的力
性指标，表现在哪里？ • 3 比例极限、弹性极限、屈服极限有和异同？ • 4 你学习了哪几个弹性指标？
工程材料力学性能第一章
• 理想材料弹性变形：可逆性、单值性 • 弹性不完整性 ：实际上，金属的弹性变形与加载方向
物理意义：当应变为一个单位时．弹性模量等于弹性应 力．即弹性模量是产生100％弹性变形所需的应力。 （ 无意义）
• 工程上把弹性模量E、G称做材料的刚度，它表示材料 在外载荷下抵抗弹性变形的能力.
• 机件的刚度与材料刚度不同
机件刚度（AE）与两个因素相关： • 构件的几何尺寸
• 材料弹性模量
工程材料力学性能第一章
工程材料力学性能第一章
二、金属材料的使用性能
材料力学第一章(二) 拉伸过程中的变形及力学性能指标(共25张PPT)
韧度〔 tenacity/toughness 〕: 是度量材料韧性的力学性能指标，其中又分 为静力、冲击和断裂韧度〔static 、impact、fracture toughness 〕。
韧性〔 toughness 〕：是材料的力学性能，它是材料断裂前吸收塑性功和 断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。
〔2〕弹性/塑性滞后环〔在塑性区/弹性区的加载和卸载线不 重合，形成以封闭曲线〕
〔3〕循环韧性〔内耗〕：材料在塑性区/弹性区交变载荷〔振 动〕下吸收的不可逆变形的能力
单向拉伸滞弹性
弹性变形
包申格(Bauschinger)效应
〔1〕材料经过预先加载产生少量塑性变形 〔剩余应变为1–4%〕，卸载后再同向加载， 规定剩余伸长应力〔弹性极限或屈服强度〕 增加〔的现象〕，或反向加载，规定剩余伸 长应力降低〔特别是弹性极限在反向加载时 几乎降低到零〕的现象。
屈服现象：拉伸试验过程中，外力不增加〔恒定〕试样仍能继续伸长，或外力增加到一定数值时突然下降，随后在外力不增加或上下波动情况下，试 验继续伸长变形的现象
②〔1σ〕b就材〔是料脆经3〕性过材预用料先应的加断载力裂产表强生示度少，量的用塑屈于性产变服品形点设〔或计剩，余下其应屈许变用为服应1点–力4%就便〕以是，σb卸表为载征判后据材再。同料向对加微载，量规定剩余伸长应力〔弹性极限或屈服强度〕增加〔的现象〕， 或反向加塑载性，规变定形剩的余伸抗长力应力，降即低屈〔特服别强是弹度性。极屈限在服反强向加度载是时金几乎属降材低到料零重〕要的现的象。 ③ 溶质元力素学：性固溶能强指化标，它是工程上从静强度角度选择韧性材料的根 式〔中1〕弹本性A〔判0概—据念—。？试〕样变原形始表横现截：面可积逆; 性变形。
第一章(二) 知识要点
韧性〔 toughness 〕：是材料的力学性能，它是材料断裂前吸收塑性功和 断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。
〔2〕弹性/塑性滞后环〔在塑性区/弹性区的加载和卸载线不 重合，形成以封闭曲线〕
〔3〕循环韧性〔内耗〕：材料在塑性区/弹性区交变载荷〔振 动〕下吸收的不可逆变形的能力
单向拉伸滞弹性
弹性变形
包申格(Bauschinger)效应
〔1〕材料经过预先加载产生少量塑性变形 〔剩余应变为1–4%〕，卸载后再同向加载， 规定剩余伸长应力〔弹性极限或屈服强度〕 增加〔的现象〕，或反向加载，规定剩余伸 长应力降低〔特别是弹性极限在反向加载时 几乎降低到零〕的现象。
屈服现象：拉伸试验过程中，外力不增加〔恒定〕试样仍能继续伸长，或外力增加到一定数值时突然下降，随后在外力不增加或上下波动情况下，试 验继续伸长变形的现象
②〔1σ〕b就材〔是料脆经3〕性过材预用料先应的加断载力裂产表强生示度少，量的用塑屈于性产变服品形点设〔或计剩，余下其应屈许变用为服应1点–力4%就便〕以是，σb卸表为载征判后据材再。同料向对加微载，量规定剩余伸长应力〔弹性极限或屈服强度〕增加〔的现象〕， 或反向加塑载性，规变定形剩的余伸抗长力应力，降即低屈〔特服别强是弹度性。极屈限在服反强向加度载是时金几乎属降材低到料零重〕要的现的象。 ③ 溶质元力素学：性固溶能强指化标，它是工程上从静强度角度选择韧性材料的根 式〔中1〕弹本性A〔判0概—据念—。？试〕样变原形始表横现截：面可积逆; 性变形。
第一章(二) 知识要点
工程材料力学性能1PPT课件
k：体积弹性模量，在三向压缩下，压强p与体 积变化率之间的线性比例关系
18.07.2020
工程材料力学性能
30
E=2G(1+υ) E=3k(1-2 υ) 因此，各向同性材料只有两个独立分量。 弹性模量的意义是以零件的刚度体现出来
18.07.2020
工程材料力学性能
6
18.07.2020
1)力学性能是工程结构 或部件设计中最重要的 数据来源。
工程材料力学性能
7
18.07.2020
2)力学性能通常是新 材料能否由研制状态 进入工程应用的基本 考核指标。
工程材料力学性能
8
3）失效分析中应用。
18.07.2020
工程材料力学性能
18.07.2020
工程材料力学性能
27
f
f
a0
吸引力－－金属正离子与公有电子间库仑引力 作用的结果，这是一种长程力，在比原子间距 大得多的距离处它仍然起作用并占优势。
排斥力－－由同性电荷（离子，电子）间的库 仑斥力以及相邻原子电子层互相重叠的泡里斥 力所造成的，这是一种短程长，只有当原子距 离接近时才起主导作用。
18.07.2020
工程材料力学性能
16
圆形试样
板状试样
18.07.2020
工程材料力学性能
17
试样为什么要确定比例？
标距内的绝对伸长由均匀伸长和颈缩处
的集中伸长两部分组成：
l lb lu
l lb lu
lb l0
lb l0
lu S0
lu
d0 2
l l0 S0
l
l0
d0 2
有形状和尺寸的能力。
5.
塑性－－材料在外力作用下发生不
18.07.2020
工程材料力学性能
30
E=2G(1+υ) E=3k(1-2 υ) 因此，各向同性材料只有两个独立分量。 弹性模量的意义是以零件的刚度体现出来
18.07.2020
工程材料力学性能
6
18.07.2020
1)力学性能是工程结构 或部件设计中最重要的 数据来源。
工程材料力学性能
7
18.07.2020
2)力学性能通常是新 材料能否由研制状态 进入工程应用的基本 考核指标。
工程材料力学性能
8
3）失效分析中应用。
18.07.2020
工程材料力学性能
18.07.2020
工程材料力学性能
27
f
f
a0
吸引力－－金属正离子与公有电子间库仑引力 作用的结果，这是一种长程力，在比原子间距 大得多的距离处它仍然起作用并占优势。
排斥力－－由同性电荷（离子，电子）间的库 仑斥力以及相邻原子电子层互相重叠的泡里斥 力所造成的，这是一种短程长，只有当原子距 离接近时才起主导作用。
18.07.2020
工程材料力学性能
16
圆形试样
板状试样
18.07.2020
工程材料力学性能
17
试样为什么要确定比例？
标距内的绝对伸长由均匀伸长和颈缩处
的集中伸长两部分组成：
l lb lu
l lb lu
lb l0
lb l0
lu S0
lu
d0 2
l l0 S0
l
l0
d0 2
有形状和尺寸的能力。
5.
塑性－－材料在外力作用下发生不
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6
金属材料的力学性能
试验阶段划分
弹性与刚度
（1）ce──弹性变形阶段
OE是直线，表示应力与应变成正比。 E是保持这种正比关系的最高点， σe称为比例极限。 OE的斜率为试样材料的弹性模量 E=Fe/ △Le 弹性模量E是衡量材料产生弹性变形 难以程度的指标。
E越大，则使其产生一定量弹性变形 的应力也越大。工程上将其称为材料 的刚度。刚度表征材料弹性变形抗力 的大小。
13
金属材料的力学性能
问题1
在拉伸试验中，什么时候会出现缩颈现象？如果试样 没有出现缩颈，是否意味着试样没有产生塑性变形？
塑性任何材料就具备，例如铸铁，在拉伸试验中，灰铸铁显示出来 的形线是曲线，它变形有塑性变形（很少，基本可忽略）又有脆性 变形（大部分都是），其实即使是脆性材料塑性变形也是存在的， 只是较少，基本忽略罢了。 球墨铸铁在拉伸试验中显示的形性是直线，且试样断裂后没有出现 颈缩，但仍有微量的塑性变形。
18
14
金属材料的力学性能
常用机械性能指标
序号 名称
1
弹性模量
2
屈服强度
3
抗拉强度
4
屈强比
5
伸长率
6
收缩率
符号
E σs σb σs/σb δ ψ
含义
15
第一章 金属材料基本知识
1.2.1 金属的晶体结构
1. 晶体与非晶体
晶体是指原子（或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物 体。如纯铝、纯铁、纯铜。
σs=Fs/A0
有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服
点S，难于确定开始塑性变形的最低应
力值，因此，规定试样产生0.2%残余应
力值为该材料的条件屈服强度，以σ0.2
表示。
10
金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段 抗拉强度 σb是试样被拉断前的最大承载能力。 σs与σb的比值叫做屈强比，屈强比 愈小，工程构件的可靠性愈高，因为 万一超载也不至于马上断裂。
4
金属材料的力学性能
试验阶段划分
（1）ce──弹性变形阶段 （2）es──屈服阶段 （3）sb──均匀塑性变形阶段 （4）bk──缩颈阶段
5
金属材料的力学性能
试验阶段划分
（1）ce──弹性变形阶段 特性：加载后应力不超过σe，若
卸载，试样能即刻恢复原状，这种不 产生永久变形的性能，称为弹性。 σe为不产生永久变形的最大应力， 称为弹性极限。
材料力学性能
1
金属材料的力学性能
1 强度和刚度 2 塑性 3 硬度 4 冲击韧度 5 疲劳强度
2
金属材料的力学性能
一、静拉伸试验
在拉伸试验机上缓慢进行拉 伸，使试样承受轴向拉力F， 并引起试样沿轴向产生伸长 △L（=L1-L0），直到试样断 裂。 试样 试样分长试样（L0=10d）和 短试样（L0=5d）。
σb=Fb/A0
11
金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（3）sb──均匀塑性变形阶段
材料在外力作用下，发生不能恢复原 状的变形称为塑性变形，产生塑性变 形而不断裂的能力称为塑性。 塑性大小用伸长率δ和断面收缩率ψ 来表示。
ห้องสมุดไป่ตู้
拉伸试验试样拉断后,标距长度的相 对伸长值
δ=[(l1-l0)/l0]×100%
17
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
液压式万能材料试验机
3
金属材料的力学性能
一、静拉伸试验
试验过程
工作系统——右半部分
电动机5—油泵6—油管—送 油阀8—工作油缸4—工作活 塞10、11、12、13上升
测力系统——左半部分
工作油缸4—测力油缸23— 测力活塞24向下运动—拉杆 25—摆锤26—推杆28—齿轮 30—测力指针
液压式万能材料试验机
拉伸试样拉断后试样截面积的收缩 率ψ为
ψ=[(A0-A1)/A0]×100%
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（4）bk──缩颈阶段 经过S点，进入强化阶段，试样恢复 抵抗继续变形的能力，经到B点，到 达最大载荷，同时，试样某一截面明 显缩小，出现缩颈现象，载荷迅速下 降，试样到K点发生断裂。
有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服
点S，难于确定开始塑性变形的最低应
力值，因此，规定试样产生0.2%残余应
力值为该材料的条件屈服强度，以σ0.2
表示。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
屈服强度（屈服极限） 在S点，出现近似水平线段，这表示 拉力虽然不加，但变形仍在进行，此 时若卸载，试样的变形不能全部消失， 将保留一部分残余的变形。这种不能 恢复的残余变形，叫做塑性变形。 σs即表示材料在外力作用下开始产 生塑性变形的最低应力，表示材料抵 抗微量变形的能力。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆聚在一起的。如玻璃、松香、 沥青。
为了便于分析各种晶体中的原子排列规律及集合形状，通常把晶体中 的原子假象为几何结点，并用直线从其中心连接起来，使之构成一个 空间格子。表示晶体中原子排列形式的空间格子，称为“晶格”。
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提问与解答环节
Questions And Answers
拉强度σb。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
屈服强度
在S点，出现近似水平线段，这表示 拉力虽然不加，但变形仍在进行，此 时若卸载，试样的变形不能全部消失， 将保留一部分残余的变形。这种不能 恢复的残余变形，叫做塑性变形。
σs即表示材料在外力作用下开始产 生塑性变形的最低应力，表示材料抵 抗微量变形的能力。
弹性模量E主要决定于材料本身，
是金属材料最稳定的性能之一，合
金化、热处理、冷热加工对它的影
响很小。弹性模量随温度的升高逐
渐降低。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
强度：在外力作用下，材料抵抗 变形和断裂的能力称为强度。 抗拉强度：当承受拉力时，强度 特性指标主要是屈服强度σs和抗
金属材料的力学性能
试验阶段划分
弹性与刚度
（1）ce──弹性变形阶段
OE是直线，表示应力与应变成正比。 E是保持这种正比关系的最高点， σe称为比例极限。 OE的斜率为试样材料的弹性模量 E=Fe/ △Le 弹性模量E是衡量材料产生弹性变形 难以程度的指标。
E越大，则使其产生一定量弹性变形 的应力也越大。工程上将其称为材料 的刚度。刚度表征材料弹性变形抗力 的大小。
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金属材料的力学性能
问题1
在拉伸试验中，什么时候会出现缩颈现象？如果试样 没有出现缩颈，是否意味着试样没有产生塑性变形？
塑性任何材料就具备，例如铸铁，在拉伸试验中，灰铸铁显示出来 的形线是曲线，它变形有塑性变形（很少，基本可忽略）又有脆性 变形（大部分都是），其实即使是脆性材料塑性变形也是存在的， 只是较少，基本忽略罢了。 球墨铸铁在拉伸试验中显示的形性是直线，且试样断裂后没有出现 颈缩，但仍有微量的塑性变形。
18
14
金属材料的力学性能
常用机械性能指标
序号 名称
1
弹性模量
2
屈服强度
3
抗拉强度
4
屈强比
5
伸长率
6
收缩率
符号
E σs σb σs/σb δ ψ
含义
15
第一章 金属材料基本知识
1.2.1 金属的晶体结构
1. 晶体与非晶体
晶体是指原子（或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物 体。如纯铝、纯铁、纯铜。
σs=Fs/A0
有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服
点S，难于确定开始塑性变形的最低应
力值，因此，规定试样产生0.2%残余应
力值为该材料的条件屈服强度，以σ0.2
表示。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段 抗拉强度 σb是试样被拉断前的最大承载能力。 σs与σb的比值叫做屈强比，屈强比 愈小，工程构件的可靠性愈高，因为 万一超载也不至于马上断裂。
4
金属材料的力学性能
试验阶段划分
（1）ce──弹性变形阶段 （2）es──屈服阶段 （3）sb──均匀塑性变形阶段 （4）bk──缩颈阶段
5
金属材料的力学性能
试验阶段划分
（1）ce──弹性变形阶段 特性：加载后应力不超过σe，若
卸载，试样能即刻恢复原状，这种不 产生永久变形的性能，称为弹性。 σe为不产生永久变形的最大应力， 称为弹性极限。
材料力学性能
1
金属材料的力学性能
1 强度和刚度 2 塑性 3 硬度 4 冲击韧度 5 疲劳强度
2
金属材料的力学性能
一、静拉伸试验
在拉伸试验机上缓慢进行拉 伸，使试样承受轴向拉力F， 并引起试样沿轴向产生伸长 △L（=L1-L0），直到试样断 裂。 试样 试样分长试样（L0=10d）和 短试样（L0=5d）。
σb=Fb/A0
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（3）sb──均匀塑性变形阶段
材料在外力作用下，发生不能恢复原 状的变形称为塑性变形，产生塑性变 形而不断裂的能力称为塑性。 塑性大小用伸长率δ和断面收缩率ψ 来表示。
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拉伸试验试样拉断后,标距长度的相 对伸长值
δ=[(l1-l0)/l0]×100%
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·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
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液压式万能材料试验机
3
金属材料的力学性能
一、静拉伸试验
试验过程
工作系统——右半部分
电动机5—油泵6—油管—送 油阀8—工作油缸4—工作活 塞10、11、12、13上升
测力系统——左半部分
工作油缸4—测力油缸23— 测力活塞24向下运动—拉杆 25—摆锤26—推杆28—齿轮 30—测力指针
液压式万能材料试验机
拉伸试样拉断后试样截面积的收缩 率ψ为
ψ=[(A0-A1)/A0]×100%
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（4）bk──缩颈阶段 经过S点，进入强化阶段，试样恢复 抵抗继续变形的能力，经到B点，到 达最大载荷，同时，试样某一截面明 显缩小，出现缩颈现象，载荷迅速下 降，试样到K点发生断裂。
有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服
点S，难于确定开始塑性变形的最低应
力值，因此，规定试样产生0.2%残余应
力值为该材料的条件屈服强度，以σ0.2
表示。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
屈服强度（屈服极限） 在S点，出现近似水平线段，这表示 拉力虽然不加，但变形仍在进行，此 时若卸载，试样的变形不能全部消失， 将保留一部分残余的变形。这种不能 恢复的残余变形，叫做塑性变形。 σs即表示材料在外力作用下开始产 生塑性变形的最低应力，表示材料抵 抗微量变形的能力。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆聚在一起的。如玻璃、松香、 沥青。
为了便于分析各种晶体中的原子排列规律及集合形状，通常把晶体中 的原子假象为几何结点，并用直线从其中心连接起来，使之构成一个 空间格子。表示晶体中原子排列形式的空间格子，称为“晶格”。
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提问与解答环节
Questions And Answers
拉强度σb。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
屈服强度
在S点，出现近似水平线段，这表示 拉力虽然不加，但变形仍在进行，此 时若卸载，试样的变形不能全部消失， 将保留一部分残余的变形。这种不能 恢复的残余变形，叫做塑性变形。
σs即表示材料在外力作用下开始产 生塑性变形的最低应力，表示材料抵 抗微量变形的能力。
弹性模量E主要决定于材料本身，
是金属材料最稳定的性能之一，合
金化、热处理、冷热加工对它的影
响很小。弹性模量随温度的升高逐
渐降低。
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金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
强度：在外力作用下，材料抵抗 变形和断裂的能力称为强度。 抗拉强度：当承受拉力时，强度 特性指标主要是屈服强度σs和抗