静载荷下的力学性能

材料在静载荷下的力学性能指标主要有:强度、刚度、塑性、硬度等。强度是指金属抵抗永久变形(塑性变形)和断裂的能力。刚度是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。塑性是指金属在断裂前发生不可逆永久变形的能力。永久变形是指物体在力的作用下产生了形状、尺寸的改变,外力去除后,物体因变形不能恢复到原始的形状和尺寸的现象。金属材料的强度和塑性指标可以通过拉伸试验测得。具体试验过程见后续试验操作。

(1)强度指标

强度指标由拉伸试验测出。强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。变形一般分为弹性变形和塑性变形;变形的金属材料当外应力去除后,能够恢复原状的变形称为弹性变形;变形的金属材料当外应力去除后,不能够恢复原状的变形称为塑性变形。相同的材料在不同的应力(拉应力、压应力、弯曲应力、扭转应力等)作用下,表现出不同的抵抗变形和断裂的能力,如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。工程上最常用的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等指标是通过应变速率恒定的拉伸试验而获得的。

①弹性 由弹性极限表征,即试样发生最大弹性变形的应力。规定弹性极限:以试样残余伸长量为0.01%时的应力作为规定弹性极限( σ 0.01 )。

②屈服强度 对塑性材料而言,即抵抗塑性变形的能力。规定屈服强度( σ 0.2 ):以试样塑性变形量为试样标距长度的0.2%时,材料承受的应力为规定屈服强度。 σ 代表材料发生明显塑性变形的抗力。

③抗拉强度 对脆性材料而言,即试样能承受的最大载荷除以原始截面积所得的应力。

④弹性模量 材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值。 σ ε , 表示材料产生弹性变形的难易程度。 的数值大,表示不易产生弹性变形。

(2)塑性指标

材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。

①塑性是指断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。

②常用的塑性指标是材料断裂时的最大相对塑性变形,如拉伸时的断后伸长率和断面收缩率。

一方面,材料具有一定的塑性才能进行各种变形加工;另一方面,材料具有一定塑性可以提高零件使用的可靠性,防止突然断裂。在低碳钢拉伸曲线中,塑性好的材料的塑性变形阶段较长,而脆性材料则几乎没有塑性变形。

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