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拉伸及冲击加工图

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板状拉伸试样
拉伸试样加工控制要点：
1、试样的尺寸、光洁度、对称性等必须符合上图要求；
2、试样的横向、纵向都必须对称；
3、试样R角应与试样宽度Bo平滑过度，不允许出现凹陷现象。

4、试样加工时，应防止试样过热、加工硬化而影响力学性能；
5、试样机加工后应去除割渣、加工毛刺。

夏比冲击试样
冲击试样加工控制要点：
1、试样的尺寸、表面粗糙度、对称性等必须符合上图要求；
2、制备冲击试样用样坯严禁压平，只能用机加工的方法去除弧面；
3、试样加工时应区分试样的正面或底面，并对试样作出标识，以保证始终能识别试样的状态；
4、禁止标识试样侧面；
5、试样加工过程中，应防止试样过热、加工硬化而影响力学性能；
6、经铣床铣后的冲击试样上磨床时，磨制的方向必须与试样长度方向一致；
7、试样机加工后应去除加工毛刺。

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第8章 材料在拉伸和压缩时的力学性能

第8章 材料在拉伸和压缩时的力学性能


• 例 图中AB为d＝10mm的圆截面钢杆，从 AB杆的强度考虑，此结构的许可荷载[F ]＝ P 6.28kN。若AB杆的强度安全系数n＝1.5，试 求材料的屈服极限。
A
F NAB
N AB
O 30
B
F NBC F P
N BC
C
F P P
解：受力分析，以B点为研究对象
å F x = 0 ,
o F BC - F AB cos 30 = 0 N N
å F y = 0 ,
可得：
o F AB sin 30 - F = 0 N P
F AB = 2 P , F BC = 3 P F F N N
[ P 以AB杆考虑，当F ＝[ F ]时， [F AB ] = 2 F ] N P P
3 4
O
Dl
• 应力应变图
• 四个阶段
– （１）弹性阶段 – （２）屈服阶段 – （３）强化阶段 – （４）局部颈缩阶段
(1) 低碳钢拉伸的弹性阶段 (OB段)
材料的变形是弹性变形，若在此阶段内卸载，变 形可完全消失。 1、OA – 线弹性阶段
s ­­ 比例极限 p
解：求正应力
F 4 F s = = 2 = 127 3 MPa . A pd
注意：此处为名义正应力
应力低于材料的比例极限，在线弹性阶段
Dl e = = 6 07 ´ 10 4 . l
s E = = 210 GPa e
Dd e ¢ = = -1 7 ´ 10 4 . d e¢ n= = 0 28 .
s = E e
2、AB－微弯段
E = tg a
s ­­ 弹性极限 e
2.第二章 直杆的拉伸与压缩

2.第二章 直杆的拉伸与压缩


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§2-3 材料的力学性能
力学性能（机械性能）：指材料在外力作用下在
强度与变形等方面所表现出的性能。
材料的力学性能是通过材料的力学试验得到的， 常做的力学性能试验有拉伸、压缩、弯曲、冲击、 疲劳、硬度等试验。
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一、拉伸试验
实验条件：室温、静载（缓慢加载）、小变形等 金属标准试件：圆截面长试件标距L=10d； 短试件 L=5d，d =10mm。 试件材料：低碳钢（Q235-A）、灰铸铁 试验仪器：万能试验机
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二、外力与内力的概念
外力：物体所受其它物体所给的作用力。包括载荷 和约束反力。 内力：由于外力作用引起同一构件内部各质点间的 附加相互作用力。 内力与外力的关系： 外力增加，内力随之增加，但内力达到某一限 度时就会引起构件破坏，因此内力与构件的承载能力 密切相关。研究构件强度问题时首先必须求内力。
蠕变极限σn 、持久极限σD ⑵应力松弛
如高温管道的法兰连接螺栓
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3. 低温对材料力学性能的影响
低温对材料力学性能的影响主要表现为材料的塑 性、韧性指标随温度的降低而减小。
当温度低于某一数值后，材料的塑性指标将急剧 下降，从而转变为脆性材料，这一温度称为无塑 性转变温度NDT（或脆性转变温度）。
于1900年提出
d
F F HB A D D 2 d2 D 2


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σ b≈3.6HB(MPa)
B. 洛氏硬度
由美国人Rockwell 于1919年 提出。 用金刚石圆锥体或硬度钢球做 压头，根据试样的压痕深度来 表示硬度高低。 常见有：HRA、HRB、HRC HB=10HRC
弹性性能：抵抗弹性变形的能力，
用弹性模量E表示
2第二章拉伸、压缩与剪切概述

2第二章拉伸、压缩与剪切概述


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屈服极限的确定方法
σ
b
0.2
o
0.2%
在ε轴上取0.2％的点, 对此点作平行于σ－ε曲线 的直线段的直线（斜率亦为 E）,与σ－ε曲线相交点对 应的应力即为σ0.2 .
ε
σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。
材料力学 土木工程系 陈爱萍
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§2.5 材料压缩时的力学性能
国家标准规定《金属压缩试验方法》（GB7314—87)
材料力学 土木工程系 陈爱萍
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§2.7 失效、 安全因数和强度计算
一、极限应力、安全系数、许用应力
材料破坏时的应力称为极限应力。 由于各种原理使结构丧失其正常工作能力的现象，称为失效

jx


s b
塑性材料 脆性材料
构件工作时允许达到的最大应力值称许用应力
jx
n
材料力学 土木工程系 陈爱萍
(3) 必须是等截面直杆，否则横截面上应力将不是均匀 分布，当截面变化较缓慢时，可近似用该公式计算。
材料力学 土木工程系 陈爱萍
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§2.3 直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力
F
FF


p cos
FN A
cos cos2


p
sin
cos sin
1 sin 2
材料力学 土木工程系 陈爱萍
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求解超静定问题的基本步骤：
（1）平衡方程； （2）几何方程——变形协调方程； （3）物理方程——弹性定律； （4）补充方程：由几何方程和物理方程得； （5）解由平衡方程和补充方程组成的方程组。
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恒阻大变形锚杆冲击拉伸实验及其有限元分析

恒阻大变形锚杆冲击拉伸实验及其有限元分析

或15 m/s(撞击40次)的轴向初速度撞击托盘。

(7) 模型中所有接触面设定自动面接触。

(8) 其他相关参数设定。

上述前处理工作完成后投入LS-DYNA 软件进行计算并通过LSPREPOST 软件进行结果分析。

其中,网格模型缩略图和模型参数分别见图9和表3。

图9 1/4模型网格缩略示意图Fig.9 Schematic of partial meshing of 1/4 of model 表3 模型参数Table 3 Parameters of model介质 密度/ (kg ·m -3) 弹性模 量/GPa 泊松比屈服强度/MPa 单元 数量 单元尺寸节点数量冲击杆 7 850 206 0.300400 10 152 5 12 922托盘 7 850 206 0.300400 32 414235 380螺栓 7 850 206 0.300400 6 287 1,27 718恒阻套筒 7 800 210 0.269255 33 695 1 46 128杆体 7 850 206 0.300400 1 564 2 2 115子弹 7 850 206 0.300400 32 414 2 35 380 5 有限元结果分析与比较 5.1 膨胀量分析图10为单次冲击后选取的恒阻套筒外螺纹凹凸处参考单元示意图,图11为参考单元的径向位移(即膨胀量)曲线,其中,点A 为外螺纹凹处参考点,点B 为外螺纹凸处参考点。

图10 恒阻套筒参考单元示意图Fig.10 Sketch of selected elements of sleeve pipe0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9径向位移/m m时间/ms 图11 参考单元径向位移曲线Fig.11 Radial displacement of curves selected elements 从图11中可以看出:(1) 无论外螺纹凹处还是凸处,锚杆试样经受冲击后均表现出弹性回落,其中以凸处最为明显。