2.2 拉伸与压缩时材料的力学性能（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第二章 强度与刚度 第二节 拉伸与压缩时材料的力学性能 （第2课时） 学习目标 第二章 强度与刚度 掌握力学性能的概念。 知识目标 能够学会判断低碳钢拉伸与压缩时的力学性能。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。 力学性能一般是通过试验来测定的。 如图所示，把拉伸试样装夹在拉伸试验机上，试样的原始直径为d。,原始标距为L。 在给试样逐渐施加拉伸载荷的同时连续测量拉力F和相应的伸长量△L,直到试样被拉断为止，根据测得的数据绘制拉力-伸长量曲线，求出相关的力学性能指标。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。 力学性能一般是通过试验来测定的。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢的拉力一伸长量曲线如图所示。当拉力逐浙增加时，低碳钢试样经历了弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢的拉力一伸长量曲线如图所示。当拉力逐浙增加时，低碳钢试样经历了弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 Oe段为试样的弹性变形阶段。在此阶段，试样的伸长量与拉力成正比，若去掉载荷，试样能够恢复到原来的形状。e点以后，即使去掉载荷。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢的拉力一伸长量曲线如图所示。当拉力逐浙增加时，低碳钢试样经历了弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 试样也不能恢复到原来的形状，进入塑性变形阶段。这时，曲线上出现了水平或锯齿形线段，这种现象称为“屈服”。此时，拉力不变，而试样继续发生伸长变形。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢的拉力一伸长量曲线如图所示。当拉力逐浙增加时，低碳钢试样经历了弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 图中，FeH为屈服前的第1个峰值对应的最大力，FeL为含去屈服后第1个谷值，也是其余谷值对应的最小力，FeH>FeLb点对应的拉力Fm为试样能够承受的最大拉力。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 此时，试样开始出现局部横截面缩小的“缩颈”现象，如图所示，而后变形主要集中在“缩颈”处，到k点时，试样被拉断。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 不同材料的力学性能是有区别的，表现在拉力一伸长量曲线的形状上。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 低碳钢等材料在断裂前有明显的塑性变形，其断裂称为“韧性断裂” 01 铸铁等材料在断裂前无明显的塑性变形，拉力一伸长量曲线上无“屈服”现象，也无“缩颈”现象，其断裂称为“脸性断裂”。 02 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 为了消除试样的横截面尺寸和标距长度等因素对拉力-仲长量曲线形状的影响，反映材料本身的力学性能，将图2-11所示拉力-伸长量曲线的纵坐标F除以试样横截面的原面积S得到单位面积的内力——应力R,将横坐标△L除以原始标距L。得到单位长度的变形——应变e,由此得到应力、应变之间的关系曲线。对低碳钢而言，在弹性变形阶段，应力R与应变e成正比：R=Ee 1.低碳钢拉伸时的力学性能 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 对低碳钢而言，在弹性变形阶段，应力R与应变e成正比：R=Ee 1.低碳钢拉伸时的力学性能 反映了应力与应变之问的关系，称为“胡克定律”,E为比例常数，称为材料的弹性模量，单位为MPa。对于钢材，工程上常取E=200GPa=2×10⁵MPa。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 相应地，与图中Fm对应的应力称为抗拉强度R,它是材料被拉断前所能承受的最大拉应力： 与图中FeH对应的为上屈服强度ReH，与FeL对应的为下屈服强度ReL: 下屈服强度ReL一定小于上屈服强度ReH。 1.低碳钢拉伸时的力学性能 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 低碳钢压缩时的力学性能有如下特点：上屈服强度ReH、下屈服强度ReL.与低碳钢拉伸时相同，在出现“屈服”现象后，试样将被压扁，不会断裂。 2.低碳钢压缩时的力学性能 机场候机大厅的屋架 新知学习 02 低碳钢的拉伸试验 感受低碳钢的拉伸试验，断的那一下！！！ https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 如图所示，虚线是灰铸铁拉伸时的应力-应变曲线，从拉伸开始至试样被拉断，应力和应变都很小，没有“屈服”和“缩颈”现象。 拉断时对应的最大应力Rm为材料的抗拉强度。HT150的抗拉强度Rm=150MPa。 因为脆性材料的抗拉强度Rm很低，所以不宜作为受拉杆件的材料。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 图中的实线是灰铸铁压缩时的应力-应变曲线，可以看出，灰铸铁的抗压强度远大于其抗拉强度。 灰铸铁试样被压断时，其断口与轴线约成45°。HT150的抗压强度Ra=600MPa。 由于脆性材料的抗压强度较高，因此常作为受压杆件的材料。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、塑性与冷作硬化 1.塑性 在材料的拉伸与压缩试验中，还可以测得材料的力学性能指标——塑性。 塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、塑性与冷作硬化 (1)断后伸长率 断后伸长率是指断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率，在国家标准中采用符号A表示： Lu——拉断试样对接后测出的标距，mm; Lo——试样的原始标距，mm。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、塑性与冷作硬化 (2)断面收缩率 断而收缩率是指断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率，在国家标准中采用符号Z表示： So——试样原始横截面积，mm²; su——试样断口处的最小横截面积，mm²。 断后伸长率A和断面收缩率Z的数值越大，表明材料的塑性越好。通常把A>5%的材料称为塑性材料，如低碳钢；把A<5%的材料称为脆性材料，如灰铸铁。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、塑性与冷作硬化 2.冷作硬化 在制造零件的过程中，对零件施加载荷使其产生塑性变形，则材料的下屈服强度ReL有所提高、塑性下降的现象称为“冷作硬化”。 在工程实际中，常用“冷作硬化”来提高某些结构件，如钢筋、链条、冷轧钢板及钢缆绳等的承载能力。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、力的平移定理 观察与思考： 1.查阅有关国家标准或手册，填写表中村料的力学性能指标，并比较其应用。 2,观察塑性材料和舱性村料的破坏特征。 3.观察机器底座，它广泛应用什么村料制造?为什么? https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 三、力的平移定理 观察与思考： 材料牌号 力学性能指标 下屈服强度R.L/MPa 抗拉强度R/MPa 断后伸长串A/% 断面收缩串Z/% 15         45         Q235         40Cr         HT200       课堂小结 04 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 二、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 1.低碳钢拉伸时的力学性能 2.低碳钢压缩时的力学性能 虚线是灰铸铁拉伸时的应力-应变曲线，从拉伸开始至试样被拉断，应力和应变都很小，没有“屈服”和“缩颈”现象。 三、塑性与冷作硬化 在材料的拉伸与压缩试验中，还可以测得材料的力学性能指标——塑性。 小试牛刀 在拉伸试验中，用于评价材料“断裂前发生不可逆永久变形能力”的力学性能指标是 A. 强度 B. 刚度 C. 塑性 D. 硬度 答案：C 解析：塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。 小试牛刀 在国家标准中，断面收缩率采用的符号是 A. A B. Z C. R D. ε 答案：B 解析：断面收缩率……在国家标准中采用符号 Z 表示。 小试牛刀 下列关于断面收缩率 Z 的表述，正确的是 A. (原始截面积－断后最小截面积)/原始截面积×100% B. (断后最小截面积－原始截面积)/原始截面积×100% C. (原始截面积－断后最小截面积)/断后最小截面积×100% D. 原始截面积/断后最小截面积×100% 答案：A 解析：Z 为“最大缩减量与原始横截面积之比的百分率”，即 Z＝(S_0－S_u)/S_0×100%。 小试牛刀 若材料断后伸长率 A＝7%，则该材料通常被归类为 A. 脆性材料 B. 塑性材料 C. 弹性材料 D. 刚性材料 答案：B 解析： A>5% 为塑性材料，A<5% 为脆性材料。 小试牛刀 灰铸铁在常温静载拉伸下表现为典型的 A. 塑性材料 B. 脆性材料 C. 超塑性材料 D. 粘弹性材料 答案：B 解析：“灰铸铁”为 A<5% 的脆性材料。 小试牛刀 下列材料中，通常属于塑性材料的是 A. 灰铸铁 B. 陶瓷 C. 低碳钢 D. 玻璃 答案：C 解析：低碳钢 A 通常远大于 5%。 小试牛刀 对同一种材料，若试验测得 A 与 Z 的数值均较大，则表明该材料 A. 塑性较好 B. 塑性较差 C. 强度较低 D. 硬度较高 答案：A 解析：A 和 Z 的数值越大，材料的塑性越好。 作业布置 04 1.简述低碳钢压缩时的力学性能。 2.简述断面收缩率的计算公式。 3.简述冷作硬化的作用。 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$