课件笔记《材料性能学》.docVIP

拉伸 单向静拉伸试验是工业生产和材料科学研究中应用最广泛的材料力学性能试验方法通过拉伸试验可以揭示材料在静载作用下的应力应变关系及常见的3种失效形式（过量弹性变形、塑性变形和断裂）的特点和基本规律，还可以评定出材料的基本力学性能指标，如屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等 拉伸开始后，试样的绝对伸长量随力F的增加而增大1、弹性变形：在P点以下拉伸力F和伸长量ΔL呈直线关系．当拉伸力超过Fp后，力一伸长曲线开始偏离直线．拉伸力小于 Fe时，试样的变形在卸除拉伸力后可以完全恢复，因此e点以内的变形为弹性变形； 2、塑性变形: 当拉伸力达到FA后，试样便产生不可恢复的永久变形，即出现塑性变形； 3、屈服现象：塑性变形开始后，力一伸长曲线上出现平台式锯齿，直至C点结束 4、均匀变形（弹－塑性变形）：变形随着外力的增大而均匀地增加 5、不均匀变形（颈缩阶段）及断裂阶段 因此，在整个拉伸过程中的变形可分为弹性变形、塑性变形及断裂三个基本阶段。 对于高分子聚合物材料，由于其在结构上的力学状态差异及对温度的敏感性，力－伸长曲线可有多种形式不同的材料或同一材料在不同条件下可有不同形式的力一伸长曲线这主要是由材料的键合方式、化学成分和组织状态等因素决定的不同的材料或同一材料在不同条件下可有不同形式的力一伸长曲线．这主要是由材料的键合方式、化学成分和组织状态等因素决定的 二、各种性能指标 （1）、强度指标 ①　弹性极限：σe＝Fe / S0 ②　比例极限：σp＝Fp / S0 　③　屈服极限：σs＝Fs / S0 ；　屈服强度 σ02＝F02 / S0 　④　强度极限：σb＝Fb / S0 　 ⑤　断裂强度： σk ＝Fk / Sk （2）、塑性指标 　　① 延伸率： 　δｋ＝(Ｌk-L0) / L0 X 100 % ② 断面收缩率： ψk＝（ S0－ Sk）/ S0 X 100 % 第二节 弹性变形及其实质 对于金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物在弹性变形范围内，应力和应变之间可以看成具有1、可逆性；2、单值线性关系；3、弹性变形量较小（ε＜05～1％） ? 对于橡胶态的高分子聚合物，则在弹性变形范围内，应力和应变之间不呈线性关系，且变形量较大 无论变形量大小和应力与应变是否呈线性关系，凡弹性变形都是可逆变形 材料弹性变形的本质：概括说来，都是构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映 金属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小位移；橡胶类材料则是呈卷曲状的分子链在力的作用下通过链段的运动沿受力方向产生的伸展 弹性模量的物理意义：在工程上，表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，表示在相同的应力作用下，材料的弹性变形量越小，使机械零件和工程构建不易发生塑性变形 影响因素：．键合方式和原子结构（四种键和位置的影响）．晶体结构（各向异性）　．化学成分（原子间距和键合方式的改变引起）．微观结构．温度（随温度升高而变小）．加载条件和负荷持续时间 第三节 弹性的不完整性与内耗 通常，人们把材料受载后产生一定的变形，而卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可以分为理想弹性（完全弹性）和非理想弹性（弹性不完整性）两类 一、滞弹性（弹性后效） 1．正弹性后效 加载时应变落后于应力而与时间有关的滞弹性也称为正弹性后效或弹性蠕变（所谓蠕变，是指变形随时间的延长而变化的现象） 反弹性后效 卸载时，则当应力下降为零时，只有应变eH部分立即消逝掉，而应变eo是在卸载后随着时间逐渐去除的，我们把卸载时应变落后于应力的现象也称为反弹性后效 滞弹性在金属材料和高分子材料中表现得比较明显，其弹性后效速率和滞弹性应变量与材料成分、组织有关，也与试验条件有关材料组织越不均匀，滞弹性越明显 钢经淬火或塑性变形后，由于增加了组织不均匀性，滞弹性倾向加大此外，温度升高和切应力分量增大，滞弹性越强烈而在没有切应力的多向压应力作用下，完全看不到滞弹性。 3．产生原因 金属产生滞弹性的原因可能与晶体中点缺陷的移动有关，例如，α－Fe中的C原子处于八面体空隙及等效位置上，施加Z向拉应力后，x、y轴上的碳原子就会向Z轴方向扩散迁移，使Z轴方向继续伸长变形，于是就产生了附加弹性变形因扩散移动需要时间，故附加应变为滞弹性应变卸载后Ｚ轴多余的碳原子又会扩散回到原来的X必轴上，使滞弹性应变消逝 4．危害 材料的滞弹性对仪器仪表和精密机械中的重要传感