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材料的力學性能參數(shù)介紹

2022-05-18 11:28:30 作者：理化檢驗物理分冊來源：理化檢驗物理分冊分享至：

材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能，是確定各種工程設計參數(shù)的主要依據(jù)。這些力學性能均需用標準試樣在材料試驗機上按照規(guī)定的試驗方法和程序測定，并可同時測定材料的應力-應變曲線。

韌性材料

韌性材料：有彈性和塑性兩個階段。

1 彈性階段的力學性能

比例極限

應力與應變保持成正比關系的應力最高限。當應力小于或等于比例極限時，應力與應變滿足胡克定律，即應力與應變成正比。

彈性極限

彈性階段的應力最高限。在彈性階段內(nèi)，載荷除去后，變形全部消失。這一階段內(nèi)的變形稱為彈性變形。絕大多數(shù)工程材料的比例極限與彈性極限極為接近，因而可近似認為在全部彈性階段內(nèi)應力和應變均滿足胡克定律。

彈性模量

彈性階段內(nèi)，法應力與線應變的比例常數(shù)（E）。

剪切彈性模量

彈性階段內(nèi)，剪應力與剪應變的比例常數(shù)（G）。

泊松比

垂直于加載方向的線應變與沿加載方向線應變之比（ν）。

上述3種彈性常數(shù)之間滿足：

G＝E/2（1＋v）

2 塑性階段的力學性能

屈服強度

材料發(fā)生屈服時的應力值。又稱屈服極限。屈服時應力不增加但應變會繼續(xù)增加。

條件屈服強度

某些無明顯屈服階段的材料，規(guī)定產(chǎn)生一定塑性應變量（例如0.2％）時的應力值，作為條件屈服強度。應力超過屈服強度后再卸載，彈性變形將全部消失，但仍殘留部分不可消失的變形，稱為永久變形或塑性變形。

強化與強度極限

應力超過屈服強度后，材料由于塑性變形而產(chǎn)生應變強化，即增加應變需繼續(xù)增加應力。這一階段稱為應變強化階段。強化階段的應力最高限，即為強度極限。應力達到強度極限后，試樣會產(chǎn)生局部收縮變形，稱為頸縮。

延伸率（δ）與截面收縮率（ψ）

試樣拉斷后長度與橫截面積的改變量與加載前比值的百分數(shù)，即：

δ＝（lb－l0）/l0×100%

ψ＝（A0－Ab）/A0×100%

式中l(wèi)0、A0分別為試樣的標距和標距內(nèi)的面積；lb、Ab分別為拉斷后的標距長度和斷口處的最小橫截面積。

脆性材料

對于脆性材料（δ≤5％），沒有明顯的屈服與塑性變形階段，試樣在變形很小時即被拉斷，這時的應力值稱為強度極限。某些脆性材料的應力-應變曲線上也無明顯的直線階段，這時，胡克定律是近似的。彈性模量由應力-應變曲線的割線的斜率確定。

壓縮時，大多數(shù)工程韌性材料具有與拉伸時相同的屈服強度與彈性模量，但不存在強度極限。大多數(shù)脆性材料，壓縮時的力學性能與拉伸時有較大差異。例如鑄鐵壓縮時會表現(xiàn)出明顯的韌性，試樣破壞時有明顯的塑性變形，斷口沿約45°斜面剪斷，而不是沿橫截面斷裂；強度極限比拉伸時高4～5倍。

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