材料力学性能大纲(详细版).doc

材料力学性能大纲(详细版)考试要求理解并掌握材料弹性变形、塑性变形与断裂等基本力学行为的宏观规律及微观本质,并进一步了解应力状态、试样几何因素以及环境因素对材料力学行为的影响;熟悉材料常用力学性能指标的意义、测试原理、影响因素及其应用范围,具有按照实际工作条件正确选择试验方法和指标进行材料测试、评价及选择材料的能力,并了解改善材料力学性能的基本方法和途径。考试内容材料基本力学性能试验:掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定,熟悉典型材料拉伸变形断裂行为与应力-应变曲线;曲线分为弹性变形-均匀塑性变形-颈缩-不均匀塑性变形-断裂几个阶段。基本的力学状态参量包括应力和应变。应力包括工程应力和真应力。工程应力,真应力,应变包括工程应变,真应变力学状态参量的变化临界值为力学性能指标。比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度和延伸率,断面收缩率。比例极限:应力与应变成正比的最大应力;s-e曲线上开始偏离直线的点。弹性极限:不产生塑性变形的最大应力。屈服强度:开始塑性变形的最小应力。抗拉强度:最大载荷对应的工程应力。延伸率:断面收缩率:处理物理意义,还应了解工程意义。延伸率和断面收缩率反映了材料断裂前发生塑性变形的能力。熟悉压缩、弯曲、扭转试验原理、特点及应用,了解应力状态对材料力学行为的影响;应力状态软性系数a第三强度理论,最大切应力引起材料屈服;第二强度理论,最大相当正应力引起材料正向断裂。应力状态软性系数a意义在于此值大,则切应力分量大,产生塑性变形的可能性大。名称加载方式指标应力状态及分布a断裂形式及特征应用扭转弯曲压缩掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。布氏硬度:单位压痕面积上承受的载荷值。压头为球形,淬火钢或硬质合金压头。P/D2为定值。用于软金属、有色金属,铸铁、调质钢等硬度不太高的材料。洛氏硬度:用压痕深度表示。120度金刚石圆锥压头。可测定各种金属材料。维氏硬度:单位压痕面积上承受的载荷值。压头为金刚石正四棱锥体,适用材料较广。: (1)掌握弹性变形行为及其物理本质,熟悉材料的弹性常数及其工程意义;弹性变形具有可逆性、单值性、变形量小的特点。符合胡克定律,在弹性状态小变形范围内应力应变关系呈线性。物理本质可用双原子模型进行说明。弹性模量,剪切模量,泊松比的物理意义。刚度,构件抵抗弹性变形的能力。Q=EF;具有重要的工程意义。刚度不足,可能造成构件弹性失稳的现象。弹性:材料或构件弹性变形的能力。可用最大弹性应变或弹性比功表示。弹性后效:在弹性范围内应变落后于应力的现象。循环韧性:弹性变形中,若施加交变载荷,且加载速度较快,应力应变曲线中正向滞后环与反向滞后环连通,形成一个封闭的滞后环。滞后环的面积代表一次交变应力循环周期中试样所消耗的能量,为循环韧性。代表材料吸收机械功的能力,即消震能力。 (2)熟悉材料塑性变形行为及其微观机制,了解材料物理屈服现象;塑性变形的特点为外加应力足够大,不可逆性,应力应变为非线性,组织与性能也发生较大变化,性能指标比较敏感。微观机制为滑移和孪生。多晶体塑性变形的特点为不同时性和协调性,不均匀性。物理屈服现象及解释,解释从两方面进行。钉扎机制和位错运动机制。屈服延伸率的特点是:(1)屈服延伸阶段变形时不均匀的,从应力集中部位开始,逐渐传播到整个试样。应力到达上屈服点的时候,试样局部表面开始出现与拉伸方向成45度的线条状痕迹,是开始宏观屈服的标志,成为ludes带。随后应力下降到下屈服点,ludes带开始沿试样长度方向扩展,直到整个试样。(2)屈服变形过程中已屈服的应变并不增加,屈服延伸率是依靠屈服区不断扩大实现的。一个新的ludes带的产生,对应屈服平台的一次跳跃。ludes带穿越了试样截面的各个晶粒。 (3)了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据;理论屈服强度:相邻两层原子相对滑动所需要克服的原子间的最大作用力。实际屈服强度微观看为临界分切应力tc;宏观看为sc。屈服判据为Tresca准则和Mises准则。 (4)了解材料强化的基本途径与常用方法。强化的基本途径包括:(1)提高位错运动的阻力:改变键合类型,提高派纳力;引入大量晶体缺陷;(2)金属非晶化;(3)制备无位错的理想晶体。常用方法有细晶强化;固溶强化;第二相强化;相变强化。: (1)了解材料常见断裂形式及其分类方法;按断裂前是否存在宏观变形:宏观塑性变形,宏观脆性变形;按断裂机制:切离、微孔聚集型断裂、解离断裂、准解离断裂按断面与外载方向:正断与切断按裂纹扩展路径:穿晶与沿晶 (2)熟悉金属延性断裂行为及微观机制;1纯剪切型断裂切应力作用下沿滑移面分离;刃型或尖锥状断口;2微孔聚集型:杯锥状断口,分纤维区、放射区和剪切唇。微观上存在韧窝,内部存在第二