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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
屈服应力
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
条件屈服应力
对于没有明显屈服阶段的韧
0.2
性材料，工程上规定产生0.2％
塑性应变时的应力值为其屈服应
力，称为材料的条件屈服应力
(offset yield stress)，用σ0.2表示。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力—应变曲线
为了得到应力-应变曲线，需要将给定的材料做成标准试样 （specimen）,在材料试验机上，进行拉伸或压缩实验（tensile test,compression test）。
试验时，试样通过卡具或夹具安装在试验机上。试验机通过 上下夹头的相对移动将轴向载荷加在试样上。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
屈服应力
在许多韧性材料的应力-应变曲线中， 在弹性阶段之后，出现近似的水平段，这 一阶段中应力几乎不变，而变形急剧增加， 这种现象称为屈服(yield) 。这一阶段曲线 的最低点对应的应力值称为屈服应力或屈 服强度(yield stress)，用σs表示。
材料力学 基础篇之三
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第3章 轴向载荷作用下材料的 力学性能
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
通过拉伸与压缩实验，可以测得材料在轴向载 荷作用下，从开始受力到最后破坏的全过程中应力 和变形之间的关系曲线，称为应力－应变曲线。应 力－应变曲线全面描述了材料从开始受力到最后破 坏过程中的力学行为。由此即可确定不同材料发生 强度失效时的应力值（称为强度指标）和表征材料 塑性变形能力的韧性指标。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
对于脆性材料，从开始加载直至试样被拉断， 试样的变形都很小。而且，在大多数脆性材料拉 伸的应力-应变曲线上，都没有明显的直线段，几 乎没有塑性变形，也不会出现屈服和颈缩现象， 因而只有断裂时的应力值——强度极限。
这表明这一阶段内的变形都是 弹性变形，因而包括线性弹性阶段 在内，统称为弹性阶段。弹性阶段 的 应 力 最 高 限 称 为 弹 性 极 限 (elastic limit)，用σe表示。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
比例极限与弹性极限
大部分韧性材料比例极限与弹性极 限极为接近，只有通过精密测量才能加 以区分。
弹性力学性能
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
弹性模量
应力-应变曲线上的初始 阶段通常都有一直线段，称 为线性弹性区，在这一区段 内应力与应变成正比关系， 其比例常数，即直线的斜率 称为材料的弹性模量（杨氏 模 量 ， modulus of elasticity
or Young modulus ） ， 用 E
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力—应变曲线
脆性材料拉伸时的 应力-应变曲线
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力—应变曲线
韧性金属材料拉 伸时的应力-应变
曲线
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能应 Nhomakorabea—应变曲线
工程塑料拉伸时的 应力-应变曲线
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
强度极 限
应变硬化
应力超过屈服应力或条 件屈服应力后，要使试样继 续变形，必须再继续增加载 荷。这一阶段称为强化 (strengthening) 阶 段 。 这 一 阶段应力的最高限称为强度 极 限(strength limit)， 用 σb 表示。
表示。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
弹性模量
对于应力-应变曲线初始阶段的 非直线段，工程上通常定义两种模 量：
切线模量（tangent modulus）， 即曲线上任一点处切线的斜率，用 Et表示。
割线模量（secant modulus）， 即自原点到曲线上的任一点的直线 的斜率，用Es表示。
这两种模量统称为工程模量。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
弹性模量
对于一般结构钢都有明显而 较长的线性弹性区段;高强钢、 铸钢、有色金属等则线性段较短; 某些非金属材料，如混凝土，其 应力-应变曲线线性弹性区段不 明显。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
比例极限与弹性极限
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力-应变曲线 弹性力学性能 极限应力值——强度指标 韧性指标 单向压缩时材料的力学行为 结论与讨论
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力-应变曲线
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
应力—应变曲线
进行拉伸实验，首先需要将被试验的材料按国家标准制成 标准试样(standard specimen);然后将试样安装在试验机上，使 试样承受轴向拉伸载荷。通过缓慢的加载过程，试验机自动记 录下试样所受的载荷和变形，得到应力与应变的关系曲线，称 为应力-应变曲线(stress-strain curve)。
应力-应变曲线上线性弹性区段的 应 力 最 高 限 称 为 比 例 极 限 (proportional
limit)，用σp表示。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
弹性力学性能
比例极限与弹性极限
线性弹性阶段之后，应力-应变 曲线上有一小段微弯的曲线，这表 示应力超过比例极限以后，应力与 应变不再成正比关系。但是，如果 在这一阶段，卸去试样上的载荷， 试样的变形将随之消失。
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
强度极 限
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第3章 轴向载荷作用下材料的力学性能
极限应力值——强度指标
颈缩与断裂
某些韧性材料(例如低 碳钢和铜)，应力超过强度 极限以后，试样开始发生局 部变形，局部变形区域内横 截面尺寸急剧缩小，这种现 象称为颈缩(neck)。出现颈 缩之后，试样变形所需拉力 相应减小，应力-应变曲线 出现下降阶段，直至试样被 拉断。