第四讲-金属材料力学性能.ppt

20世纪基础科学研究方法:“简化归纳”也就是说,大的是由小的做成的,把最小的找着,研究清楚,我们就了解了最大的。这个办法就是简化归纳。小的是由更小的构成,要找出更小的,懂得最小的构造,就懂得大的。19世纪末汤姆逊发现电子、20世纪初卢瑟福发现原子核之后,这两个发现连起来就是原子。原子连起来就是分子,分子连起来就是其它物质。所以,了解小的就懂得大的。同时再加上精密的实验科学仪器,非常深刻的理论,创造了整个20世纪物理的成功与辉煌。2020/9/25120世纪中期美国科学家克里克是学物理的,他将“简化归纳”的物理学方法用到生物学上,就和沃森一起发现了DNA。今天基因科学研究方兴未艾,伴随生物学在20世纪下半叶的巨大发展,可以说是直接受到了物理学研究的影响,采取了“简化归纳”的方法。“简化归纳”又称为还原论(reductionism)观点:将一个层次上的客体看成由下一层次许多小客体组成,如果把每一部分小客体研究清楚了,凑到一起,则整个客体的规律也就呈现出来。也就是说,一个层级上的规律,可以还原为下一层级的规律。化学定律可以用物理学定律来说明;传统上物理学家所受的均是该类训练。2020/9/25221世纪基础科学研究方法:“整体统一”或“突现论”我们要立足新基础科学前沿,一定要将小的与大的联系起来,这个方法可称为“整体统一”。李政道认为,“整体统一”的科学方法,应该是21世纪最重要的科学方法。“整体统一”在物理研究上的重要性,也势必影响到21世纪生物学的研究,因为即便我们把所有的基因都找出来,也不一定明白生物体中生命现象表达的是什么,一定要将小的与大的放到一起研究才有希望。2020/9/253可是,如何在“整体统一”方向着手,我们必须研制出新的、更为精密的实验仪器,必须创造出更严格和更广义的理论。突现论或层涌论(emergentism)观点:整体的性质不能仅是各部分性质简单地相加,下一层次各部分之间还存在着相互作用,存在着相生相克而导致新层次涌现、崭新性质横空出世的机会;每一个层次之间都有不同的、激动人心的、有效的新规律涌现或旧规律黯然消退的特征。这些新规律往往不能从所谓的“更深层次规律”推导出来,应该由多种形式、各层次相互作用场共同作出决定:每个层次规律的涌现与消退。前提:任何事物均存在多重性,单一性质已不存在!2020/9/254材料性质(性能)—万物缤纷、绚丽与繁杂的性能(时空缠绕几何的挠率或涡旋构造特征)材料的功能特性和效用(如电、磁、光、热、力学等性质)均可被科学、定量地描述,即材料在相关外界应力作用下所产生的响应已可被推测。如材料的导电性、导热性、光学性能、磁化率、超导转变温度、力学性能等等。后面课程将结合材料功能性用途,分门别类地介绍“材料”为何具备这些奇妙的性质。本堂课程内容:材料作为结构件的用途,讨论其力学性能。2020/9/255第一节航天飞机、宇宙飞船及其材料太空轨道中飞行器很多:宇宙飞行器、探测器、空间站和人造卫星。航天飞机集火箭、卫星、飞机的优点于一身,既能像火箭一样垂直发射,又能像卫星那样在太空轨道绕地球飞行,还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆。呈现出人类科技发展至今的最高水准。美国有五架,其中两架失事;前苏联有一架。2020/9/256轨道器***燃料箱固体助推火箭固体火箭助推器,共两枚,承担航天飞机起飞时80%的推力;***燃料箱:装700多吨液氢、液氧推进剂,它与轨道器相连。轨道飞行器:前段是航天员座舱,后段有垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。美国“发现号”航天飞机2020/9/257宇宙飞船:中国神舟飞船我国神舟飞船从一号到十号。;,首次载人:杨利伟;太空飞行21小时;,首次太空行走,成为第三个国家。飞行68小时;,首次实现与天宫一号目标飞行器进行载人交会对接。,飞行15天。2020/9/258神十飞船的组成:1、轨道舱2、返回舱3、推进舱轨道舱:提供出舱活动需要的气阀舱功能和航天员生活舱功能,装有泄复压设备,舱外航天服存放架。轨道舱:提返回舱:航天员上天和返回的乘坐区,是飞船的指挥控制中心,设有仪表显示、报警、照明设备;还有手动操作控制飞船系统;配备有降落伞和反推力火箭,实行软着陆系统。推进舱:安装推进系统发动机和推进剂、飞船电源、环境控制和通信等系统设备,为飞船在轨运行和返回地面提供能源和动力。2020/9/259部件:温度总热寿命(s)热循环(次)环境固体火箭喷管:3200℃;:1500℃50~100100空气(3000℃)航天发动机推力室:1650℃151000燃气导弹再入体飞行器鼻锥:6600℃