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三、材料拉伸曲线与应力-应变曲线
1、材料的拉伸和压缩试验
在进行拉伸实验时,应将材料做成标准的试样,使其几何形状和受力条件都能符合轴向拉伸的要求。试验以前,先在试样的中间等直部分上画两条直线(如图5-4)。当试样受力时,横线之间的一段杆中任何截面上的应力均相同,这一段为杆的工作段。在试验是就量测工作段的变形。为了能比较不同粗细的试样在拉断后工作段的变形程度,通常对圆截面的标准试样的工作长度(称为标距)l与截面直径d的比例加以规定。矩形截面标准试样则规定其工作段长度l与横截面面积A的比例。通常的标准比例有两种,即
压缩试样通常采用圆截面或正方形截面的短柱体(如图5-5a,b),其长度l与截面的直径d或边长l的比值一般规定为1到3,这样才能避免在试样过程中被压弯。
由于压缩试样的高度与宽度之间的比值较小,因而试样两端的端部影响必将波及整个试样。此外,试样受压后,其横向尺寸将增大,而试样的两端面与实验机承压平台间的摩阻力则阻止其扩大。这些因素将使压缩试样中的应力情况变得较为复杂,从而是实验所测得的在压缩时材料的力学性能带有一定的条件性。
通常在实验室内所做的材料拉伸或压缩试验,是在室温(或称为常温)条件下按一般的变形速度进行的。上述条件下所得的材料的力学性能,即称为常温、静荷载下材料在拉伸或压缩时的力学性能。
2、低碳钢试样拉伸性能
低碳钢是工程上最广泛使用的材料,同时,低碳钢试样在拉伸实验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。
一般通过万能试验机(至于试验设备相关的知识,有兴趣的学员可以查找相关的资料)可以自动绘制出试样在试验过程中工作段得伸长与抗力间的定量关系曲线。曲线以横坐标代表试样工作段的伸长量 ,而以纵坐标代表万能试验机上的荷载(即试样的抗力F),称为试样的拉伸图。