材料物理性能(材料的受力形变).PPTVIP

第一节 材料的应力、应变及弹性形变 第二节 材料中晶相的塑性形变 第三节　材料的高温蠕变 第四节 高温下玻璃相的粘性流动 各种材料在外力作用下，发生形状和大小的变化，称为形变。 C） 剪应力：如果体积元任一面上的法向应力与 坐标轴的正方向相同，则该面上的剪应力指向坐标 轴的正方向者为正；如果该面上的法向应力指向坐 标轴的负方向，则剪应力指向坐标轴的负方向者为 正，根据上述规定，图上所表示的所有应力分量是 正的。故一点的应力状态由六个应力分量决定， 即 、 、 、 、 、 。 二、应　变 　应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 1. 名义应变和真实应变 一根长度为 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到 ，则应变的定义为： 称为名义应变。? 如果上式中分母不是 ，而是随拉伸而变化的真实长度 ，则真实应变为 1、? 广义虎克定律 　 一长方体，各棱边平行于坐标轴，在垂直于 轴的两个面上受有均匀分布的正应力 对于各向同性体，这些正应力不会引起长方体的 角度改变。长方体在x轴的相对伸长可表示为： 式中 为弹性模量，对各向同性体为一常数。表示材料抵抗变形的能力。 当长方体伸长时，侧向要发生横向收缩 横向变形系数 ，叫做泊松比。 　　　 ? 若长方体各面分别受有均匀分布的正应力 ,则在各方面的总应变可以将三个应力分量中的第一个应力分量引起的应变分量叠加而求得。此时，虎克定律为： 　对于剪应变，则有： 大多数多晶材料虽然微观上各晶粒具有方向性， 但因晶粒数量很大，且随机排列，故宏观上可以当作 各向同性体处理。 对于弹性形变，金属材料的泊松比为0.29~0.33，无机材料为0.2～0.25。无机材料的弹性模量E随材料不同变化范围大，约为109 ～ 1011Pa。 单晶及具有织构的材料或复合材料（用纤维增强）具有明显的方向性，在此情况下，各种弹性常数随方 向不同，则虎克定律描述了更一般的s-e关系。 在单向受应力 时， 方向上的应变为： 2、弹性模量 弹性模量E是一个重要的材料常数，它是原子间结合强度的一个标志。 1）在不受外力的情况下， 就反映了弹性模量 的大小， 较小， 较小， 也就小 ，原子间结合 力弱。 较大， 较大， 也就大 ，原子间结合 力强。 为恒定应变下应力驰豫时间， 为恒定应力下应变蠕变时间。 它们都是表示材料在外力作用下从不平衡状态通过内部结构重新组合而达到平衡状态所需的时间。 a 若材料的 大， 小，则 和 都大，说明滞弹性大。 ? b 若 弹性模量为常数，→弹性 在结晶的陶瓷中，滞弹性驰豫最主要的根源是残余的玻璃相。 一、?晶格滑移 晶体中的塑性形变有两种基本方式：滑移和孪晶。 晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑 动，叫做滑移。 晶体中滑移总是发生在主要晶面和主要晶向上，这 些晶面和晶向指数较小，原子密度大，也就是柏 氏矢量b较小，只要滑动较小距离就能使晶体结构 复原，所以比较容易滑动。滑动面和滑动方向组 成晶体的滑移系统。 滑移是在剪应力作用下在一定滑移系统上进行的。 如上图所示,拉伸或压缩都会在滑动面上产生剪应力，由于滑移面的取向不同，其上的剪应力也不同。 现以单晶受拉为例。 由左图可知， 滑移面上F方向的应力为： 此应力在滑移方向上的分剪应力为： a）不同滑移面及滑移方向的剪应力不一样 b）同一滑移面上不同滑移方向剪应力也不一 样 c）当 （临界剪应力），发生滑移 d）当 角和 角处于同一平面时， 角最小，即 。 所以， 的最大值为0.5。 可见，在外力 的作用下，在 处于同一 平面内滑移方向上，剪应力达最大值。 其他方向剪应力均较小。 e）产生滑移机会多少取决于晶体中的滑移系统数 量。 对于金属，金属键没有方向性，滑移系统多。 所以易于滑移而产生塑性形变。