第六章 材料的变形(课件21-1).ppt

6.1 材料在静载下的力学形为一、概述 金属在外力作用下一般经历: (1)弹性变形（elastic deformation）：卸载后变形消失，弹性变形时应力和应变成直线关系，即虎克定律 ： 拉应力σ和伸长应变ε的关系为：σ = Eε 切应变时切应力τ和切应变的关系为： τ = Gγ (2)塑性变形（plastic deformation）：卸载后形变不能恢复而留下一定大小的永久变形，应力和应变之间不满足线性关系。 (3)断裂（fracture）。 二、工程应力一应变曲线 应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。 工程应力：面积为材料受力前的初始面积(A0)的应力。 σ=F/Ao ,F—为载荷 Ao—原始试样的截面积 真实应力：面积为受力后的真实面积(AT)的应力。 应变：受到外力不惯性移动时，几何形状和尺寸的变化。 ε= （L－Lo）/ Lo L、Lo—变形后和变形前试样的长度 典型的σ—ε曲线如图 典型的应力-应变曲线 应力-应变曲线划分为三个阶段: σσe 弹性变形阶段（elastic deformation） 线性阶段 ，该阶段符合虎克定律 σ= Eε或 τ= Gγ E、G为弹性模量（modulus of elasticity）：表示金属材料抵抗弹性变形的能力。为σ—ε曲线上斜率 σe：材料弹性极限,是材料保持弹性的最大应力，也即表示开始塑性变形的应力,称为屈服强度 。单位：MPa 塑性指标 伸长率δ,表示均匀变形的能力。 δ=（Lk－Lo）/ Lo×100% 断面收缩率ψ,表示局部变形的能力，与缺口敏感性(度)有关。 ψ=（Fo－Fk）/ Fo×100% δ、ψ为塑性指标 塑性的实际意义： 塑性对压力加工是很有意义的。加工硬化 塑性大小反映冶金质量的好坏，评定材料质量。 (1)???纯弹性型 A 陶瓷、岩石、大多数玻璃 B 高度交联的聚合物 C 以及一些低温下的金属材料。 (2)??? 弹性-均匀塑性型 A 许多金属及合金、 B 部分陶瓷 C 非晶态高聚物。 (3)???弹性-不均匀塑性型 A 低温和高应变速率下的面心立方金属， B 某些含碳原子的体心立方铁合金 C 铝合金低溶质固溶体。 (4)??? 弹性-不均匀塑性-均匀塑性型 A 一些结晶态高聚物 B 未经拉伸的线型非晶态高聚物 (5)??? 弹性-不均匀塑性（屈服平台）-均匀塑性型 A 一些体心立方铁合金 B 许多有色金属合金。 6.2 金属的弹性变形 一、弹性变形的本质 弹性变形是指外力去除后能够完全恢复的那部分变形，可从原子间结合力的角度来了解它的物理本质。 二、弹性变形的特征和弹性模量 弹性变形的主要特征是： （1）理想的弹性变形是可逆变形，加载时变形，卸载时变形消失并恢复原状。 （2）金属、陶瓷和部分高分子材料不论是加载或卸载时，只要在弹性变形范围内，其应力与应变之间都保持单值线性函数关系，即服从虎克（Hooke）定律： 在正应力下，s = Ee ， 在切应力下，t =Gg ， 式中，s，t 分别为正应力和切应力；e，g分别为正应变和切应变；E，G分别为弹性模量（杨氏模量）和切变模量。 三、弹性模量及其影响因素 弹性模量与原子序数呈周期性变化趋势，如图所示。 影响它的主要因素： 1.结构 (1)?? 元素周期表中前两个元素周期中，E随原子序数的增大而增大。如Na,Mg,Al,Si(价电子数目增加，原子半径减小)。 (2)??同一族中的元素在原子序数增大和原子半径增大的同时，E下降。如Be,Mg,Ca,Sr,Ba。 (3)?? 过渡族元素E高。如Fe,Ti,Co,Mn,Ni等,这和它们特殊的d层结构有关。 2.温度的影响 T升高，热振动加剧，晶格势能发生变化，E下降。 3.合金元素的影响 　　一般说来，E对结构不敏感。少量的合金元素不影响E，但大量的合金化，可使E发生显著变化。这是因为固溶体中溶质元素在周围晶体中引起畸变，从而使E下降。有时，溶质原子可阻碍位错运动而提高E。 * * 第六章 材料的变形 同一拉伸实验中，工程应力（或名义应力）与真实应力比较哪个数值大？ 工程应力?： ? =F / A 0 A0 AT 真实应力? T： ?T =F / AT 工程应力?小于真实应力? T （2）.σeσσb 应力与应变间不满足线形关系，在拆除外力后应变不可回复，属于塑性区。 抗拉强度σb：