弹塑性变形
- 弹性变形:当负载被移除时,对象将回到它原来的形状
- 塑性变形:当负载被移除时,对象将不回到原来的形状或长度。这超出了弹性极限
- 弹性极限:超过这一点,物体不再回到原来的长度,当负载被移除
- 这些区域可以从力延伸图中确定:
在弹性极限以下,材料表现出弹性行为
在弹性极限以上,材料表现出塑性性能- 弹性变形发生在图的“弹性区域”。拉伸与施加在材料上的力成正比(直线)
- 塑性变形发生在图的“塑性区域”。拉伸不再与施加在材料上的力成正比(图形开始弯曲)
- 这些区域由弹性极限划分
脆性和延展性的材料
- 脆材料几乎没有塑性区域,如玻璃、混凝土。材料断裂时弹性小,塑性变形不明显
- 韧性材料有较大的塑料区域,如橡胶,铜。这种材料在断裂前拉伸成新的形状
- 在应力-应变或力延伸图上识别这些材料,直到它们的断裂点:
- 脆性材料用一条穿过原点的直线表示,没有或可忽略的弯曲区域
- 延性材料表示为一条穿过原点的直线,然后向x轴弯曲
工作的例子
金属试样受到力的作用,力增加到最大值,然后断裂。给出了试样的力扩展图。金属在X和Y之间的行为是什么?一个。既有弹性又有塑性
B。没有弹性,也没有可塑性
C。可塑但无弹性D。有弹性但不塑性
答案:C
- 由于图形是一条直线,金属断裂,X后的点一定是其弹性极限
- 在这之后,图形开始弯曲,并在Y点断裂
- X和Y之间的曲线表示塑性行为
- 因此,正确的答案是C
考试技巧
弹性极限和比例极限虽然定义相似,但在图上并不是同一点。比例的极限是物质超过这个点就不再被胡克定律定义了。弹性极限是指一种材料在被拉伸的同时仍能恢复到原来形状的最大极限。这是比比例极限稍高的延伸。一定不要把它们弄混了。
力扩展图下的面积
- 拉伸材料所做的功等于力乘以移动的距离
- 因此,力延伸图下的面积等于所做的功拉伸材料
- 做的功也等于弹性势能储存在材料中
所做的功就是力延伸图下的面积
- 无论材料是否遵守胡克定律,都是如此
- 对于物质符合胡克定律的区域,所做的功就是图下直角三角形的面积
- 对于物质不服从胡克定律的区域,其面积为图下的全区域。要计算这个面积,请将图形分割成单独的部分,并将每个部分的单独区域相加
装卸
- 超过其弹性极限的材料拉伸和收缩的力延伸曲线如下所示
- 收缩曲线总是低于拉伸曲线
- 该地区X代表了净功或者是热能消散在物质中
- 该地区X + y是最低能量需求拉伸:将材料拉伸e
工作的例子
该图显示了金属试样拉伸至开始发生塑性变形时的行为。将试样从0拉伸到13.5 mm拉伸所做的总功是多少?
将曲线XY看作一条直线来简化计算。
考试技巧
一定要熟悉常见二维形状的面积公式,如直角三角形、梯形、正方形和矩形。
弹性势能
- 弹性势能被定义为当材料被拉伸或压缩时存储在材料内的能量(例如在弹簧中)
- 它可以从力延伸图下的面积对于在其比例极限内变形的材料
工作的例子
弹簧用不同的力伸展;下图显示了结果。当延伸为40毫米时,弹簧中储存的能量是多少?