无机材料力学性能之受力形变ppt课件.ppt

《无机材料力学性能之受力形变ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一节无机材料的应力、应变及弹性形变第二节无机材料中晶相的塑性形变第三节　无机材料的高温蠕变第四节高温下玻璃相的粘性流动第一章无机材料的受力形变材料在外力作用下，发生形状和大小的变化，称为形变。第一节材料的应力、应变及弹性形变图1.1钢筋拉伸试验试样图1.2不同材料的拉伸应力-应变曲线1.脆性材料：如上图曲线（a），即在弹性变形后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是断裂，总弹性形变能非常小。不同材料在拉伸时的变形行为：2.延性材料：如上图曲线（b）开始为弹性形变，接着有一段弹塑性形变，然后才断裂，总形变能很大。3.弹性材料：如上图曲线（c

2、），没有残余形变。形变是重要的力学性能，与材料的制造、加工和使用密切相关。一、应力单位面积上所受的力工程应力（名义应力）：真实应力（真应力）:（2-1）作用于材料某一平面上的外力可以分解为两个相互垂直的外力，一个垂直于作用面，一个平行于作用面，由此可以定义两种应力—正应力和剪应力。外力方向与作用面垂直的应力为正应力（或法向应力），以σ表示。正应力作用的结果，引起材料的伸长或缩短。S0S图1.3拉伸应变外力方向与作用面方向平行时的应力为剪应力。剪应力引起材料的畸变，并使材料发生转动。图1.4剪切应变围绕材料内部一点P取一体积单元，体积单元的六

3、个面均垂直于坐标轴x、y、z，这六个面上的作用力如图1.5所示。和剪应力。应力分量：。一点的应力状态有六个应力分量决定，即：法向应力每个面上有一个法向力和两个剪应力。图1.5应力分量二、应　变应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移。1.名义应变和真实应变一根长度为的杆，在单向拉应力作用下被拉长到，则应变的定义为：称为名义应变（或工程应变）。如果上式中分母不是，而是随拉伸而变化的真实长度，则真实应变为为方便起见都用名义应变。2. 剪应变定义：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角的变化。形变未发生时线元及之间的夹角形变后为，则间的剪应变定

4、义为：图1.6Z面上的剪应力和剪切应变如上图：为研究物体中一点的应变状态，在物体内围绕该点取出一体积元点处沿方向的位移分量为点处沿x,y,z方向的拉伸应变是：同理：体积元各方向的拉伸应变，oA及oB之间的夹角的变化：，。由于这些位移,A与A’之间在y方向的距离为：。。A点沿y方向的位移为：因此，OA与OA′之间的夹角为：同理，B与B’之间在x方向的距离为则oB与oB’之间的畸变夹角为：，那么，此即为平面xz与yz之间的剪应变。同样地也可以求出另外两个剪应变来。和一点的应力状态可有六个应力分量来决定一样，一点的应变状态也可由与应力分量对应的六

5、个应变分量来决定：即三个剪应变分量及三个伸长应变分量。（1-5）把三个剪应变都写出来，即为：三.材料的弹性变形行为弹性变形的概念材料的弹性变形是指材料在外力作用下发生一定量的变形，当外力去除后，材料能够恢复原来形状的变形。弹性变形的基本特点变形可逆应力与应变保持直线关系变形总量小：0.5%-1%1、广义虎克定律图1.7长方体受力形变示意图设想一长方体，各棱边平行于坐标轴，在垂直于x轴的两个面上受有均匀分布的正应力，如上图所示。对于各向同性体，这些正应力不会引起长方体的角度改变，长方体在x轴的相对伸长可表示为：式中为弹性模量，对各向同性体为一

6、常数，表示材料抵抗变形的能力。当长方体伸长时，侧向要发生横向收缩横向变形系数，叫做泊松比。若长方体各面分别受有均匀分布的正应力,则在各方面的总应变可以将三个应力分量中的第一个应力分量引起的应变分量叠加而求得。此时，虎克定律为：对于剪应变，则有：式中为剪切模量或刚性模量。之间有下列关系：—各向同等的压力除以体积变化为材料的体积模量，又称为流体静压模量。在单向受应力时，方向上的应变为：式中：称之为弹性柔顺系数弹性柔顺系数中，下标十位数为应变方向，个位数为所受应力的方向。同理：各向异性材料的虎克定律2、弹性模量弹性变形起源于晶体点阵中原子间的相互

7、作用，是晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映，弹性模量E是原子间结合强度的一个标志。图1.8原子间的结合力1）在不受外力的情况下，就反映了弹性模量的大小。从原子间的结合力曲线可以看出，弹性模量E实际上和该曲线上任一受力点的曲线斜率有关。a.共价键、离子键结合的晶体，结合力强，E都较大；b.分子键结合力弱，这样键合的物体E较低。2）改变原子间距离将影响弹性模量压应力使原子间距离变小，曲线上该点的斜率增大，因而E将增大；张应力使原子间距离增加，因而E下降。（实际上，压缩模量通常大于拉伸模量）温度升高，原子间距增大，E降低。复合材料的弹性模量（

8、1）两相应变相同式中：E1，E2—分别为第一相与第二相的弹性模量；V1，V2—分别为第一相与第二相的体积分数；EU—为两相系统弹性模量的最高值，也称上限模量。（2）两相应力相同式