应力应变曲线省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、9.金属材料变形与再结晶1第1页金属材料变形与再结晶123金属热变形、蠕变与超塑性金属热变形、蠕变与超塑性4金属应力应变曲线金属应力应变曲线金属塑性变形金属塑性变形回复与再结晶回复与再结晶2第2页单向静拉伸试验单向静拉伸试验n是应用最广泛力学性能试验方法之一。n1)可揭示材料在静载下力学行为(三种失效形式):n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 金属应力应变曲线金属应力应变曲线3第3页1、拉伸力伸长曲线、拉伸力伸长曲线n1 1、拉伸曲线、拉伸曲线
2、n拉伸力拉伸力F绝对伸长绝对伸长L关系曲线。n在拉伸力作用下,退火低碳钢变形过程四个阶段:n1)弹性变形弹性变形:Oen2)不均匀屈服塑性变形不均匀屈服塑性变形:ACn3)均匀塑性变形均匀塑性变形:CBn4)不均匀集中塑性变形不均匀集中塑性变形:Bkn5)最终发生断裂。k低碳钢拉伸力与伸长曲线4第4页2、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。n由此,可建立材料在静拉伸下力学性能指标。n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:单位长度上伸长。试样原截面积 A0试样标距 L0n弹弹性性变变
3、形形:应应力力去去除除后后能能够够恢复变形。恢复变形。=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 05第5页n用静拉伸应力应变曲线,可得出许多主要性能指标:n弹性模量弹性模量 E:主要用于零件刚度设计。n屈服强度屈服强度s s 和抗拉强度和抗拉强度b b:主要用于零件强度设计。n尤其是:抗拉强度抗拉
4、强度b b 和弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度有一定百分比关系,深入为零件在交变载荷下使用提供参考。n而材料塑性材料塑性,断裂前应变量断裂前应变量:主要是为材料在冷热变形时工艺性能作参考。2、工程应力、工程应力 应变应变曲线曲线6第6页n工程应力工程应力应变应变曲线:曲线:n不能真实反应试件拉伸过程中应力和应变改变关系。n实际拉伸中,随载荷F 增加,长度 L0 伸长,截面积 A0 对应降低。工程应力应变曲线工程应力应变曲线2、工程应力、工程应力 应变应变曲线曲线1.低钢、正火、退火调质中钢,低、中C合金钢一些Al合金及一些高分子材料含有类似上述曲线。2.铸铁、陶瓷:只有第I阶段3.中、高碳钢:没有第I
5、I阶段7第7页3、真应力、真应力S真应变真应变e 曲线曲线n3 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)n在实践塑性变形中,试样截面积与长度也在不停发生着改变,在研究金属塑性变形时,为了取得真实变形特征,应该按真应力和真应变来进行分析。n流变曲线真实反应变形过程中,随应变量增大,材料性质改变。工程应力应变曲线工程应力应变曲线8第8页真应力真应力S与真应变与真应变en1 1)真应力)真应力 S:试件在某一瞬时承受拉伸应力。n2)真应变)真应变 e:试件瞬时伸长量/瞬时长度。n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,总应变为:工程应变工程
6、应力9第9页n3)真应力真应力S 与工程应力工程应力关系关系n当材料拉伸变形是等体积改变(等体积改变(A0L0=AL)过程时,n真应力真应力S 和工程应力工程应力 之间存在以下关系:n这说明,S 。(-工程应变工程应变)10第10页n4)真应变真应变e 与工程应变工程应变关系关系n显然,总是 e ,且变形量越大,二者差距越大。11第11页4、定义真应力、定义真应力S(应变(应变e)意义)意义n1 1)真应力)真应力 S 和真应变和真应变 e 定义:定义:n认可了在变形过程中试件长度和直径间相互改变事实。认可了在变形过程中试件长度和直径间相互改变事实。n因变形过程中体积保持不变,所以n即长度伸长
7、了,其实际截面积 A 就会对应降低,所以,12第12页4、定义真应力、定义真应力S(应变(应变e)意义)意义n2 2)之所以如此定义真应变:)之所以如此定义真应变:n 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 相关。n若固定每一位移增量L,瞬时长度 Li 就随之增加,对应地,应变增量应变增量就会降低。n(因随附加每一位移增量L,瞬时标距长度Li 都要随之增加)。n 由试件总长度改变来定义其真应变真应变e e,就有可能认为该长度改变是一步到达,或任意多步到达。13第13页n所以,若试件分几次拉伸(如分2次拉伸),则n各次拉伸各次拉伸工程应变量工程应变量之和之和不等于不等于一
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