材料在单向静拉伸载荷下的力学性能

材料在单向静拉伸载荷下的力学性能

1.1 拉伸试验 1.1.1 概述

拉伸试验是标准拉伸试样在静态轴向拉伸力不断作用下以规定的拉伸速度拉至断裂，并在拉伸过程中连续记录力与伸长量，从而求出其强度判据和塑性判据的力学性能试验。

强度指标：弹性极限、屈服强度、抗拉强度； 塑性指标：断后伸长率、断面收缩率。

1.1.2 概念

应力：应力是在它所作用面积上的力，用N/mm2表示，在米制单位中，用千帕（kPa）或兆帕（MPa）表示。

应变：是被测试材料尺寸的变化率，它是加载后应力引起的尺寸变化。由于应变是一个变化率，所以它没有单位。

原始标距(Lo)：施力前的试样标距。 断后标距(Lu)：试样断裂后的标距。

平行长度(Lc)：试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。

断后伸长率(A)：是断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。

断面收缩率(Z)：断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之比的百分率。

最大力(Fm)：试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。

屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。

上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。

下屈服强度：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。

1.1.3 拉伸应力-应变曲线

以低碳钢的拉伸应力—应变曲线为例。

OB—弹性阶段，BC—屈服阶段 CD—强化阶段，DE—颈缩阶段

试样在各阶段变化的示意图

弹性阶段

金属材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，符合胡克定律，即 σ= E·ε，其比例系数E称为弹性模量。

弹性极限σp与比例极限σe非常接近，工程实际中近似地用比例极限代替弹性极限。

屈服阶段

屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度。通常把下屈服点对应的应力值称为屈服强度。

强化阶段

经过屈服阶段后，曲线从C点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，CD段称为强化阶段（加工硬化）。

曲线最高点所对应的应力值记作，称为材料的抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。 强度极限是材料在整个拉伸过程中所能承受的最大拉力。

颈缩阶段

曲线到达D点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象。此后，试件的轴向变形主要集中在颈缩处，试件最后在颈缩处被拉断。