材料的力学性能（一）在线视频

各位同学大家好

接下来我们来学习材料力学第二章

有关材料的力学性能的知识点的内容

所谓材料的力学性能

是指它在外力的作用下

在强度和变形方面的一些性质

主要是以材料试件在做拉伸实验时候的

应力和应变的关系曲线来体现

大家来看

右边的这个图

我们讲将材料的标准试件加于材料试验机上

然后我们对它施加拉力

这个时候我们将拉力除以横截面积

作为应力

作为纵坐标

然后我们去测试标准试件它的标距

这个长度的改变

把这个长度的改变除以它标距的长度

就作为了横坐标应变

而后我们拉力逐渐增大

应变当然也随之改变

我们把它们之间的这个关系

画出这样的关系曲线来

在这个里边我们可以看到

这里边有很多不同的材料的

它的这样的应力应变曲线

大家来看这一条

这是典型的低碳钢的拉伸曲线

大家再来看这一个

这是铸铁的应力应变曲线

这一条呢是铝合金的应力应变曲线

我们再来看这个

这个应该是木材

这边呢是橡胶的

我们还可以看到这边有一些

这边可以受压的时候的情况

再来看这个铸铁的这个情况

显然它承受压力的能力

是比承受拉的能力要强很多

通过这条曲线

我们说很多的力学性能都能够体现出来

我们来看一下

做实验的时候

我们必须要保证它是静载的情况

所谓的静载

这是指的加的这个拉力

不能够变化特别快

必须要缓慢的加载

如果这个加力的过程太快的话

它就涉嫌冲击了

所以同学们在做实验的时候一定要注意

加载的速度不能太快

一定是缓慢加载的过程

一直加载到什么情况呢

一直加载到整个试件被拉断的情况

我们把整个曲线给它记录下来

一些材料在拉断之前

我们可以看到

比如说这个低碳钢的情况

会表现为比较大的韧性

也就是说在拉断之前

应力增大到一定值的时候

我们可以看到

增大到这个位置的时候

这个时候应变有很快的急剧的增长

但是应力基本上小的波动变化不大

那这样的一类的材料

我们就称之为韧性材料

有的书称为塑性材料

那么材料的这样的性质

我们就称之为韧性

还有一些材料

在拉断之前

我们并没有看到有比较大的显著的变形的情况

而是表现为突然的断裂

比如说这个铸铁

材料的这样的性质

我们称之为脆性

这类的材料我们就称之为脆性材料

对于韧性材料

我们可以看到在拉断之前

它会在某一个薄弱的地方

会出现它的横向的尺寸突然的变小的情况

像这种这就是实际构件的这个照片

那么这种我们就叫做颈缩

就像我们这个脖子一样

这就是颈缩现象

然后它会从这个地方薄弱的地方就会拉断了

这是韧性材料会出现这样的情况这样的现象

好我们现在以某一低碳钢的拉伸曲线为例

来说明这些力学的性质

大家来看

在开始的时候

应力为零

所以变形没有

然后随着应力的增加

变形也增加

而且我们看到在这个阶段的时候

它们这个应力和应变是呈线性关系的

如果在这个阶段呢

好比说加载到这个时候

我们再给它卸载的话

那么它的这个变形呢又逐渐逐渐逐渐恢复

完全卸载了

它的所有的变形也恢复了

那么这个阶段我们就叫做弹性阶段

受力之后

卸载它的变形是可以恢复的

这种性质就叫弹性

在这个时候我们讲一直到什么地方呢

到这个地方卸载的话

变形都可以全部恢复

那这个极限的这个位置

我们管它叫做什么呢

对应的应力就叫做弹性极限

我们记成σe

e就是elastic 弹性的意思

在这个地方我们可以看到

应力应变都是线性关系的

那么它的这个极限的这个位置我们就叫做什么

叫做比例极限 记做σp

P的意思就是proportional

就是成比例的意思

叫比例极限

然后越过弹性极限之后

我们可以看到

这个时候它开始有比较大的应变增长的很快

但是应力基本上就是小幅波动的一个状况

这个材料就开始进入塑性阶段

为什么叫塑性呢

进入塑性以后让它卸载的话

它不是按照原路成卸载回去

而是按照弹性的可恢复的变形去卸载

所以它是跟第一部分

这个平行的这样的一条线卸载回来

如果这个时候载荷全部卸掉

我们发现它的变形还保留了一部分

也就是说现在开始有了永久的变形

这种永久的变形

我们就叫做塑性变形

所以我们说一个人说具有可塑性可塑性

是吧 就跟这个是类似的

所以在这儿呢有一个永久的变形

这个变形是不可以恢复了

这就是塑性阶段

那么我们把塑性阶段

这个时候它的应力的最小值

我们记做屈服极限

或者叫屈服应力

我们记成σs

过了这个阶段之后

我们发现应力又开始逐步的增加了

应变也在增加

一直增加增加到什么地方

到这个地方拉断了

那么我们把这个曲线的最高点

所对应的这个应力叫做什么

叫做材料的强度极限

记成σb

这个阶段我们就叫做强化阶段

有的同学可能就说了

老师为什么拉断的时候不是应该应力最大吗

它怎么会跑到这个地方了呢

别忘了我们记录这个应力的时候

是除以标准试件原始的横截面积

韧性材料我们看到呢

到后边的时候它会有颈缩的情况

那么颈缩的话

那横截面积是很小的

所以呢这个时候它实际的它的应力呢

应该是按照这个虚线所示的情况过来的

但是呢我们材料力学就规定

就除以原始横截面积

所以它的曲线是这样

那么它的最高点

我们说了就是它的强度极限

通过这条曲线

我们可以看到材料的各个性质

什么是比例极限

什么是弹性极限

什么是屈服应力

什么是它的强度极限

那么由于弹性极限比例极限和屈服应力

它们相差的很小

所以现在我们一般对它基本上不加区别

这是我们讲的材料的它的力学的性质

还有一些材料

它的屈服阶段不是很明显

那么我们怎么来确定它的屈服应力呢

我们说我们采用一种偏离的方式来确定

怎么样偏离呢

我们可以看到就以应变2‰的这个地方

做初始的线性阶段的它的平行线

而后和拉伸曲线这应力应变曲线交点

它所对应的应力就记做这种材料的

它的屈服应力

好 这就是我们这个知识点所介绍的

材料的力学性能的第一部分

谢谢大家