金屬材料的力學(xué)性能主要分為強(qiáng)度、成形性、剛度、韌性和耐久性,其中強(qiáng)度性能又包含拉伸、屈服、壓縮、彎曲、剪切、蠕變等,針對(duì)這些材料的不同性能,濟(jì)南眾標(biāo)儀器可分別提供相應(yīng)的測(cè)試解決方案。
以金屬材料拉伸試驗(yàn)為例,使用眾標(biāo)解決方案進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)配備的TestPilot軟件界面顯示的沿軸向方向進(jìn)行拉伸時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線走勢(shì)圖和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228.1《金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分 室溫試驗(yàn)方法》中的圖1非常相似,該曲線橫坐標(biāo)為應(yīng)變,縱坐標(biāo)為應(yīng)力,根據(jù)金屬材料的性能特征,我們可以對(duì)曲線的特征點(diǎn)做出如下解讀:
1、彈性階段
由上圖可知,oa段是直線,應(yīng)力與應(yīng)變?cè)诖硕纬烧汝P(guān)系,此時(shí)材料符合虎克定律,直線oa的斜率就是材料的彈性模量,直線部分較高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值記作σp,稱為材料的比例極限。
當(dāng)曲線超過a點(diǎn)時(shí),圖上ab段已不再是直線,說明此時(shí)材料已不符合虎克定律。但若在ab段內(nèi)卸載,變形也隨之消失,這說明ab段仍為彈性變形階段,所以ab段稱為彈性階段。b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值記作σe,稱為材料的彈性極限。彈性極限與比例極限非常接近,工程實(shí)際中通常對(duì)二者不作嚴(yán)格區(qū)分,而近似地用比例極限代替彈性極限。
2、屈服階段
當(dāng)曲線超過b點(diǎn)后,出現(xiàn)了一段波動(dòng)的鋸齒形曲線,這一階段應(yīng)力沒有增加,而應(yīng)變依在增加,材料似乎失去了抵抗變形的能力,我們把這種應(yīng)力不增加而應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象稱作屈服,將bc段稱為屈服階段,屈服階段曲線較低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)(或屈服極限)。如果在屈服階段卸載,材料將出現(xiàn)塑性變形,塑性變形與彈性變形不同,它是卸載后不能改變的變形,被稱為永久變形。工程上一般不允許構(gòu)件發(fā)生塑性變形,并把塑性變形作為塑性材料破壞的標(biāo)志,因此屈服點(diǎn)是衡量材料強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)。
3、強(qiáng)化階段
經(jīng)過屈服階段,曲線從c點(diǎn)又開始逐漸上升,說明在這一階段要使應(yīng)變?cè)黾樱仨氃黾討?yīng)力,此時(shí)材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力,這種現(xiàn)象稱作強(qiáng)化,ce段稱為強(qiáng)化階段。曲線較高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值記作σb,σb為材料的抗拉強(qiáng)度(或強(qiáng)度極限),是衡量材料強(qiáng)度的又一個(gè)重要指標(biāo)。
4、縮頸斷裂階段
曲線到達(dá)e點(diǎn)前,試件的變形是均勻發(fā)生的,曲線到達(dá)e點(diǎn),在試件比較薄弱的某一局部(材質(zhì)不均勻或有缺陷處),變形顯著增加,有效橫截面急劇減小,這一階段材料出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象,試件很快被拉斷,所以ef段稱為縮頸斷裂階段。
由上文可知,金屬材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖上的每一點(diǎn)都反映了試樣所承受的強(qiáng)度和在該強(qiáng)度下的變形規(guī)律,因此,只有深入了解其中的內(nèi)涵,才能在實(shí)際的力學(xué)性能試驗(yàn)操作中,根據(jù)不同金屬材料的特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)數(shù)值并正確解讀試驗(yàn)結(jié)果,為后續(xù)的材料應(yīng)用提供較準(zhǔn)確的試驗(yàn)依據(jù)。
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