第三章材料力学性能.ppt

第三章 材料的力学性能
第三章材料力学性能
内 容
金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
力学实验
加工硬化原理
蠕变
疲劳
磨损
聚合物及陶瓷材料的力学性能
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金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
力-伸长曲线和应力应变曲线
Op——直线关系与pe——偏离直线关系，即弹性形变阶段（可逆形变）；
F到达FA至Fc点时，产生不均匀塑性变形（不可逆的永久变形）；
CB——均匀塑性变形；Bk——再次不均匀塑性变形；K点——发生断裂
纵横坐标分别除以原始截面积A0和原始标距长度L，即可得应力应变曲线
C
O
c
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真实应力应变曲线
真实应力应变曲线与工程应力应变曲线不同，为什么？
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真实应力应变曲线与应力应变曲线的区别
应力-应变曲线中的应力和应变是以试样的初始尺寸进行计算的，事实上，在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的，此时的真实应力S应该是瞬时载荷（P）除以试样的瞬时截面积（A），即：S=P/A；同样，真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dL/L。真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。
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弹性变形——弹性变形及其实质
材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的变形叫做弹性变形。
弹性变形的重要特征是其可逆性，即受力作用后产生变形，卸除载荷后,变形消失。
金属的弹性性质是金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。
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弹性变形——弹性变形及其实质
构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映。
双原子模型
和
A和r0为与原子本性或晶体、晶格类型有关的常数
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弹性变形——弹性模量
弹性模量，又称杨氏模量，弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。
拉伸时σ=Eε，剪切时τ=Gγ，E和G分别为拉伸时的杨氏模数和切变模数。
可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。
材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。它只与材料的化学成分有关，与其组织变化无关，与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。
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◆影响弹性模数的因素
键合方式
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
总之，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，外在因素的变化对它的影响也比较小，主要取决于材料的本性与晶格类型
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弹性变形——比例极限与弹性极限
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