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应力应变曲线怎么测 一文读懂应力应变以及应力应变曲线

华夏看点网08月28日小杨来为大家解答以上问题,应力应变曲线怎么测,一文读懂应力应变以及应力应变曲线很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

相信大家在学习材料力学的时候,都会做一个低碳钢的应力应变实验,然后得出其载荷/伸长量 曲线,从而得出其应力应变曲线。

如图所示,试样的直径为d0,测试长度为L0,我们一般使用如下图所示的机器,或者类似这种测试设备。

在相连接的电脑上可以得到相应的实时的材料的载荷/变形曲线:如下图所示:

这里我们就可以引出应力和应变的概念了。

应力:其实并不是一种力,而是单位面积上的力,具体来说,是单位面积上承受的内力。其公式为:

相对应的,它的单位和压强的单位一样,是Pa,或者Mpa等。

应变:是指试件单位长度的伸长量。其公式为:

这样我们就不难理解了,它的单位是1,或者说它没有单位。

知道了上面的两个公式,我们就可以从F-的曲线转换为应力应变曲线,也就是曲线,如下图所示:

下面我们着重分析一下这个经典的低碳钢的应力应变曲线。

随着载荷的加大,在oab阶段,被测材料一开始的应力和应变呈线性关系,此条直线的斜率即为弹性模量或者杨氏模量:

此公式如果换一种方式来写就是胡克定律:F=Kx;

由于我们知道,的单位是Pa或者Mpa,没有单位,所以 的单位也是Pa或者Mpa.

我们把oab阶段叫做弹性变形阶段,也是说,在此阶段,当外力消失后,被测工件仍然能够回弹到原来的长度。不会产生任何形变。所以我们在做机械设计或者解决其他工程问题的时候,选材的时候往往使用的工作区间应该落在此范围之内。b点所对应的应力被称为弹性极限。

当应力超过b点增加到某一值的时候,我们看到应变有一个非常明显的增大,而应力先是下降,然后做微小的波动。我们把bc阶段叫做材料的屈服阶段,屈服阶段有两个屈服极限,上屈服极限和下屈服极限。一般上屈服极限不稳定,我们把下屈服极限一般简称为屈服极限,用 表示。

而ce阶段为强化阶段。过了屈服阶段后,材料又恢复了抵抗变形的能力,想要增大应变或者变形。则需要继续增大拉力,最高点e被称为材料的强度极限或者抗拉强度。e点处对应的应力为材料可以承受的最大的应力。用 表示。ce阶段材料发生均匀的塑性变形。

过了ce阶段,材料就到了局部变形阶段。此时材料发生不均匀的塑性变形,也就是出现所谓的缩颈现象。当到达f点的时候,材料完全断裂。

从c点到f点的典型变形情况如下图所示。

以上,我们介绍完了,应力和应变,并且引出了杨氏模量,并且探讨了经典的低碳钢的应力应变曲线。

此文完,下文我们将探讨材料的强度,刚度,塑性和硬度。

(图片来自网络,参考书籍:材料力学 第五版 刘鸿文主编 高等教育出版社)

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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