静拉伸下的力学性能的分析介绍

1.强度

强度为金属抵抗永久变形和断裂的能力。以光滑拉伸试样为例，在渐增载荷作用下，材料的典型拉伸应力-应变曲线（即σ-δ曲线）如图10.1-13所示。反映金属材料强度的性能指标有以下几项：

1）比例极限（σ_p）——开始加载时，应力与应变保持正比关系时的最大应力（MPa）。

2）弹性极限（σ_e）——材料在拉伸过程中，未产生残余变形的最大应力（MPa）。

3）屈服强度（σ_s）——在拉伸过程中，当应力超过σ_e后继续加载，试样所受载荷不再增加甚至还有下降，而变形继续增加，这一现象称为材料的屈服。出现这一现象时，所对应的应力称为材料的物理屈服强度（MPa）。工程上对无明显屈服现象的材料常测定条件屈服强度，即试样上产生的残余应变等于某个规定值（如在0.1%～0.5%之间，常用0.2%）时的应力值，用σ_0.2表示。

4）抗拉强度（σ_b）——超过屈服强度以后，应力继续增加时，应变也不断增长，当应力达到最高点时，对于韧性金属而言，会在拉伸试样上发生局部“缩颈”而使横断面积减小，因而承载能力开始下降，我们把最高名义应力σ称为抗拉强度（σ_b）（MPa）。对于脆性材料如灰铸铁，当应力达到最高点时试样即断裂，此最高应力也称抗拉强度。由于与σ_b所对应的载荷是金属在单向静拉伸时试样所能承受的最大载荷，因此习惯上也将σ_b称为强度极限。

5）断裂强度S_K（或σ_f）——通常，金属的实际断裂强度S_K（或σ_f）是由试样断裂时的载荷除以试样断裂处的实际横断面积而求得的（MPa）。

6）弹性模量——又称杨氏模量。试样承受拉伸载荷时，在弹性范围内的应力与应变之比，用E表示（MPa），E=σ/ε。(www.xing528.com)

7）刚度——材料产生单位弹性变形所需载荷的大小。

2.塑性

金属的塑性又称范性，为其在断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是光滑试样拉伸试验所得到的伸长率δ（%）（即拉断后试样伸长的百分数）和断面收缩率ψ（%），即拉断后试样最小断面积对原始断面积缩小的百分数。δ=（l-l₀）/l₀，ψ=（A₀-A）/A₀。

3.韧性

韧性是金属在断裂前吸收变形能量的能力，在静载情况下，用应力—应变曲线下面的面积来衡量，这种定量指标称为静力韧度。

图10.1-13 金属材料的典型拉伸应力-应变曲线