材料力学性能第一章1-2.ppt

材料的力学性能 材料与化工学院 材料的力学性能 先修课程： 大学物理、材料力学、理论力学、工程力学以及材料科学基础等； 涉及课程： 弹性力学、断裂力学、塑性力学、计算力学等。 后续课程： 所有与力学应用相关的课程。 材料的力学性能 金属材料力学性能 陶瓷(非金属)材料力学性能 聚合物(高分子)材料力学性能 复合材料力学性能 材料的力学性能 1、定义： 在外加载荷作用下，或载荷与环境因素联合作用下， 所表现的行为。通常表现为变形和断裂。 2、任务： 机器零件的承载条件一般用各种力学参数表示， 所以就将表征材料的力学参数的临界值或规定值作为力学性能指标或判据。 材料力学性能指标具体数值的高低， 表示材料抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质量的主要依据。 研究受载过程中变形和断裂的规律。 (静态载荷、动态载荷、交变载荷)(常温、高温、低温）(环境) 3、主要内容： 各种受载条件下的失效现象(或规律)；微观机理； 表征这种规律的性能指标；影响性能指标的因素及提高途径； 其它。 材料的力学性能 第一章、金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 第二章、金属在其他静载荷下的力学性能 第三章、金属在冲击载荷下的力学性能 硬度及冲击实验 第四章、金属的断裂韧度 第五章、金属的疲劳 第六章、金属的应力腐蚀和氢脆断裂 第七章、金属磨损和接触疲劳 第八章、金属高温力学性能 第十章、陶瓷材料的力学性能 第十一章、复合材料的力学性能 有关课程考核方式的说明 1、院考课； 2、期末考核： 闭卷考试，占80%； 3、平时考核： 作业占5%； 实验占10%； 课堂考勤占5%。 (无故缺勤三次，三次不交作业以及上课提问回答不上三次，本门课程不及格) 材料的力学性能 材料与化工学院 静态载荷 1、定义： 缓慢加载和低的变形速率。 2、种类： 拉伸、扭转、弯曲、压缩等。 3、单向静拉伸： 是最简单的， 也是最有代表性的。 第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 §1.2 弹性变形 §1.3 塑性变形 §1.4 金属的断裂 §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 一、力—伸长曲线 1、试验过程： 常温；低碳钢； §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 2、典型力—伸长曲线分析： OP：弹性变形，F∝△L。 Pe：过量弹性变形 Pe偏离OP。 eC：屈服变形， 不均匀塑性变形。 CB：均匀塑性变形。 Bk：不均匀集中塑性变形。 k：断裂。 §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 3、其它力—伸长曲线 （非典型力—伸长曲线） §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 二、应力—应变曲线： 1、工程应力σ—应变ε曲线： σ=F/A0, ε=ΔL/L0 §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 2、真应力S—应变e曲线： 真应力S= F瞬/A瞬 真应变e=ln(L/L0) 3、二者关系 S = σ(1+ε) e = ln(1+ε) §1.1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线 §1.2 弹性变形 一、弹性变形及其实质： 1、可逆变形。 2、双原子解释模型： (1)常态： F引=ma/rm+1 F斥=-nb/rn+1 F合=ma/rm+1-nb/rn+1 =0 (2)受力： 产生位移，导致变形； (3)去力： 位移消失。 §1.2 弹性变形 二、虎克定律 (一)简单应力状态的虎克定律： 拉伸、剪切、扭转等 §1.2 弹性变形 三、弹性模量(材料的刚度，表征弹性变形的性能指标) 1、杨氏模数E： σ=Eε 2、切变模数G： τ=Gγ 3、实质： 产生100％弹性变形所需的应力。 4、比弹性模数（比模数、比刚度，一般适用于航空业） 指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。 5、影响弹性模数的因素 键合方式和原子结构、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 §1.2 弹性变形 四、弹性比功(弹性比能或应变比能) ?e: 1、定义： 弹性变形过程中吸收变形功的能力。 2、表示方法： 用达到弹性极限时， 单位体积吸收的弹性变形功表示。 即用应力—应变曲线下的影线