工程材料力学性能复习资料

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1、第一章弹性比功——材料吸收弹性变形功的能力滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象滞弹性的影响因素（1）材料的成分、组织材料组织越不均匀，滞弹性越明显。（2）试验条件：a)温度T↑→滞弹性速率和滞弹性应变↑b)切应力愈大，滞弹性越明显。消除办法：采用长期回火回火的作用是使间隙原子到位错空位和晶界去，自身变得比较稳定。金属的内耗加载时消耗于金属的变形功大于卸载时金属放出的变形功，因而有一部分变形功为金属所吸收，这部分吸收的功就称为金属的内耗。循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫金属的内耗，表示材料吸收不可逆变

2、形的能力，亦称消振性。循环韧性的意义是：材料循环韧性愈高，则机件依靠材料自身的消振能力愈好。包申格（Bauschinger）效应金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于1－4%），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。消除方法（1）预先经受较大的塑性变形（2）在第二次反向受力前使金属材料于回复或再结晶温度下退火金属材料常见的塑性变形方式主要为滑移和孪生屈服现象是金属材料开始产生宏观塑性变形时的标志。屈服点σs：材料的在拉伸过程中试验力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。σs＝Fs/A0上屈服点σsu：试样发生屈服而试验力首次下降前的最

3、大应力。σsu＝Fsu/A0下屈服点σsl：当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验力第一次发生下降）时的屈服阶段的最小应力。σsl＝FsL/A0影响屈服强度的因素（一） 影响屈服强度的内因素1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构）不同的金属其晶格类型，位错运动所受的阻力不同，故彼此的屈服强度不同，单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。派拉力：位错交互作用力（a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→

4、位错开动→产生宏观塑性变形。晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。屈服强度与晶粒大小的关系：霍尔－派奇（Hall-Petch)3．溶质元素加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。4．第二相（弥散强化，沉淀强化）1.第二相质点本身能否变形2.第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量、分布以及第二相与基体的强度、塑性和应变硬化特性、两相之间的晶体学配合和界面能等因素有关。如：a)第二相均为硬脆相，沿晶界网状分布→沿晶界不连

5、续网状分布→弥散均匀分布于基体脆性减小b)片状珠光体比球状珠光体屈服强度高原因：长形质点显著影响位错运动。位错绕过第二相，按照这种方式，位错运动的阻力主要来自弯曲位错的线张力：如果再考虑到质点大小的影响，则位错线的运动绕过阻力为：由上式可知：当r＞b时，随着L↓→τ↑，即第二相质点数量越多，越分散，材料的屈服强度就越高。随着绕过位错数量的增加，质点周围留下的位错越来越多，因而其相邻质点间距L便越来越小，弯曲位错所需的切应力就越来越高，表现为形变强化现象，这是两相合金形变强化的原因之一。（二） 影响屈服强度的外因素1.温度一般的规律是温度升高，屈服强度降低。原因：派拉力属于短程力，对温度

6、十分敏感。2.应变速率应变速率大，强度增加。σε,t=C1(ε)m3．应力状态切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度越低。缺口效应：试样中“缺口”的存在，使得试样的应力状态发生变化，从而影响材料的力学性能的现象。应变硬化——在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行。这表明金属材料有一种阻止塑性变形的能力。应变硬化指数在金属材料拉伸真应力－应变曲线上的均匀塑性变阶段，应力与应变之间符合Hollomon关系式：S=keⁿn—应变硬化指数，金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化能力的性能指标。k

7、—硬化系数，真应变等于1.0时的真实应力n=1材料为完全理想的弹性体，S与e成正比关系。n=0s=k=常数，材料没有应变硬化能力。应变硬化在生产实际中的意义*应变硬化可使金属零件具有抵抗偶然过载的能力，保证安全。*应变硬化是工程上强化材料的重要手段。如18-8型不锈钢，变形前σ0.2=196MPa，经40%冷轧后，σ0.2=780～980MPa，屈服强度提高3~4倍。*应变硬化性能可以保证某些冷成形工艺，如冷拔线材和深冲成形等顺利进行。磨损、腐