第三章 材料的力学性能ppt课件.ppt

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1、第三章材料的力学性能内容金属在单向静拉伸载荷下的力学性能力学实验加工硬化原理蠕变疲劳磨损聚合物及陶瓷材料的力学性能金属在单向静拉伸载荷下的力学性能力-伸长曲线和应力应变曲线Op——直线关系与pe——偏离直线关系，即弹性形变阶段（可逆形变）；F到达FA至Fc点时，产生不均匀塑性变形（不可逆的永久变形）；CB——均匀塑性变形；Bk——再次不均匀塑性变形；K点——发生断裂纵横坐标分别除以原始截面积A0和原始标距长度L，即可得应力应变曲线COc真实应力应变曲线真实应力应变曲线与工程应力应变曲线不同，为什么？真实应力应变曲线与应力应变曲线的区别应力-应变曲线中的应力和应变是以

2、试样的初始尺寸进行计算的，事实上，在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的，此时的真实应力S应该是瞬时载荷（P）除以试样的瞬时截面积（A），即：S=P/A；同样，真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dL/L。真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。弹性变形——弹性变形及其实质材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的

3、变形叫做弹性变形。弹性变形的重要特征是其可逆性，即受力作用后产生变形，卸除载荷后,变形消失。金属的弹性性质是金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。弹性变形——弹性变形及其实质构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映。双原子模型和A和r0为与原子本性或晶体、晶格类型有关的常数弹性变形——弹性模量弹性模量，又称杨氏模量，弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。拉伸时σ=Eε，剪切时τ=Gγ，E和G分别为拉伸时的杨氏模数和切变模数。可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。它只与材料的化学成分有关，与其组织变化

4、无关，与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。◆影响弹性模数的因素键合方式晶体结构化学成分微观组织温度加载条件和负荷持续时间总之，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，外在因素的变化对它的影响也比较小，主要取决于材料的本性与晶格类型弹性变形——比例极限与弹性极限弹性变形——比例极限与弹性极限对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系的机件，如测力计弹簧，是依靠弹性变形的应力正比于应变的关系显示载荷大小的，则应以比例极限作为选择材料的依据；对于服役条件不允许产生微量塑性变形的机件，设计时应按弹性极限来选择材料。σp

5、、σe的工程意义弹性变形——弹性比功思考：人们日常所说的材料弹性的好坏指的是什么？（1）提高σe提高材料弹性比功的途径（2）降低E举例（高弹性比功材料）弹簧（金属材料）——减振、储能橡胶（高分子材料）——不能做受力结构件塑性变形——塑性变形方式及特点金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。塑性变形机理：材料的塑性变形上微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。1、金属材料的塑性变形滑移是金属晶体在切应力作用下，沿滑移面和滑移方向进行的切变过程。滑移面和滑移方向组成滑移系。滑移系越多，金属的塑性越好，但滑移系的多少不是决定塑性好坏的唯一因素。

6、孪生也是金属晶体在切应力作用下产生的一种塑性变形方式。孪生本身提供的变形量很小,但可以调整滑移面的方向,使新的滑移系开动,因而可以对塑性变形产生影响。2、陶瓷材料的塑性变形陶瓷晶体多为离子键或共价键，具有明显的方向性，同号离子相遇，斥力极大，只有个别滑移系能满足位错运动的几何条件和静电作用条件。非晶态玻璃材料,不存在晶体中的滑移和孪生的变形机制,其永久变形是通过分子位置的热交换来进行的,属于粘性流动变形机制,塑性变形需要在一定温度下进行。因此，普通的无机玻璃在室温下没有塑性变形。因此，大多数陶瓷在室温下没有塑性变形。3、高分子材料的塑性变形(2)非晶态高分子材料的塑

7、性变形有两种形式，即在正应力作用下形成银纹或在切应力作用下无取向分子链局部转变为排列的纤维束。(1)结晶态高分子材料的塑性变形是由薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束的过程。平行薄晶的塑性变形微纤维束晶块中分子链排列屈服现象与屈服强度1、屈服现象（1）定义：在退火低碳钢试样的拉伸力达到Fs后，材料开始产生不均匀的塑性变形，力——伸长曲线上出现平台或锯齿。在此过程中，外力不再增加（保持恒定）试样仍然继续伸长；或外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动的情况下试样可以继续伸长变形，这种现象称为材料在单向拉伸实验时的屈服现象。屈服是材料由弹性变形向弹—