【2017年整理】01材料的力学性能1.ppt

第九章 材料的力学性能;什么是材料的力学性能？ 材料力学性能课程的研究内容有哪些？;绪论;绪论;绪论;绪论;1、材料的变形;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1.1 材料的力学性能;1 材料的力学性能;材料的力学性能;弹性变形：材料的质点在平衡位置所产生的可逆位移。;;;1.2材料的弹性变形;1.2材料的弹性变形;;;;弹性比功 又被称为弹性应变能密度， 指材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力。 ;1）滞弹性 实际金属材料在外力作用下开始产生弹性变形时，沿OA变化，产生瞬时弹性应变Oa之后，在载荷不变的条件下，随时间延长，变形慢慢增加，产生附加的弹性应变aH。这一现象叫做正弹性后效或弹性蠕变。 卸载时，立即沿Bc变化，部分弹性应变Hc消失，之后，随时间延长，变形才缓慢消失至零。这一现象称为反弹性后效。 这种弹性应变落后于外加应力，并和时间有关的弹性变形称为滞弹性或弹性后效。随时间延长而产生的附加弹性应变称为滞弹性应变。 ;2）粘弹性：材料在歪理作用下，弹性和粘性两种机理同时存在的力学行为。;滞弹性意义 在仪表和精密机械中，选用重要传感元件的材料时，需要考虑弹性后效问题，如长期受载的测力弹簧、薄膜传感件等。如选用的材料弹性后效较明显，会使仪表精度不足甚至无法使用。;3）伪弹性：一定温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随着相变产生大幅度的弹性变形现象。;1.4 材料的非理想弹性行为;4）包申格效应 材料经过预先加载产生微量塑性变形， 同向加载弹性极限升高， 反向加载弹性极限降低。 ;产生原因： 与位错运动阻力变化有关。 运动着的位错遇林位错而使其弯曲，所以位错前方林位错密度增加，形成位错缠结等。 卸载后同向加载，位错不能做明显运动； 反向加载，位错运动障碍较少，位错可以在较低应力下移动较大距离。 ; 度量包申格效应的基本定量指标是包申格应变，它是指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差(图1-8)。 在图1-8中，b点为拉伸应力－应变曲线上给定的流变应力， ＝bc即为包申格应变。;包申格效应的意义; 塑性变形的一般特点; 塑性变形机理 塑性变形的方式：滑移、孪生、晶界滑移、扩散型蠕变 （1）滑移变形 材料在切应力作用下，沿一定的晶面和一定的晶向进行的切变过程; 塑性变形机理 （2）孪生变形 高应变速率下发生； 孪生产生变形量小； 具有一定的可逆性。 孪生与滑移的区别： 第一，在晶体取向上，孪生变形产生孪晶，形成的是镜像对称晶体，晶体的取向发生了改变，而滑移之后，沿滑移面两侧的晶体在取向上没有发生变化。 第二，切变情况不同。滑移是一种不均匀的切变，其变形主要集中在某些晶面上进行，而另一些晶面之间则不发生滑移。孪生是一种均匀的切变，其每个晶面位移量与到孪晶面的距离成正比。 第三，变形量不同。孪生的变形量很小，并且很易受阻而引起裂纹。滑移的变形量可达百分之百乃至数千。 ; 塑性变形机理 （3）晶界滑移和扩散型蠕变 高温下，多晶体金属材料因晶界性质弱化，变形将集中于晶界进行。 变形时，可以使晶界切变滑动，也可以借助于晶界上空穴和间隙原子??向扩散迁移来实现。; 单晶体和多晶体材料塑性变形的特点 （1）单晶体塑性变形的特点 滑移面上分切应力必须大于临界分切应力； 晶体的临界分切应力是各向异性的； 对于制备好后却从未受过任何形变的晶体，其最易滑移面和最易滑移方向上的临界分切应力都很小。随着塑性形变的发展，紧跟着就迅速“硬化” ； 形变硬化并不是绝对稳固的特性 ； 单晶体的塑性变形将由一连串的破坏过程和一连串的“回复”过程组成。 ; 单晶体和多晶体材料塑性变形的特点 （2）多晶体塑性变形的特点 形变的不均一性 ； 各晶粒变形的不同时性； 多晶体的形变抗力通常较单晶体高； 在较低温度下，晶界具有比晶粒内部大的形变阻力；而在较高温度时，塑性变形可表现为沿着晶粒间分界面相对滑移，即晶界的形变阻力此时并不比晶粒内部大。 晶体塑性变形在性质上所表现的特点和单晶体比较有重大差别，这些差别的根源在于多晶体各晶粒本身空间取向的不一致和晶界的存在 。 ; 单晶体和多晶体材料塑性变形的特点 （3）形变织构和各向异性 随着塑性变形程度的增加，各个晶粒的滑移方向逐渐向主形变方向转动，使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向逐渐趋向一致，这一现象称为择优取向；材料变形过程中的这种组织状态称为形变织构