2第二章、设计材料的分类与特性汇编.ppt

设计材料的 分类及特性 第二章 设计材料的分类及特性 2.1 设计材料的分类 2.1.1、按材料的来源分类 第一代的天然材料 第二代的加工材料 第三代的合成材料 第四代的复合材料 第五代的智能材料 或应变材料 ------不改变在自然界中所保持的状态，或只施加低度加工的材 料，如木材、竹、棉、毛、皮革、石材等。 ------利用天然材料经不同程度的加工而得到的材料，加工程度从低到高，有：人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。 ------利用化学合成方法将石油、天然气和煤等原料制造而得的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等。 ------用有机、无机非金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。 ------随环境条件的变化具有应变能力，拥有潜在功能的高级形式的复合材料。 2.1.2、按材料的物质结构分类 (1)线状材料 (2)板状材料 (3)块状材料 设计中常用的有钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、竹条、藤条等。 设计中所用的板材有金属板、木板、塑料板、合成板、金属网板、皮革、纺织布、玻璃板、纸板等。 设计中常用的块材有木材、石材、泡沫塑料、混凝工、铸钢、铸铁、铸铝、油泥、石膏等。 2.1.3、按材料的形态分类 线状材料——金属丝制作的椅子 板状材料——胶合板制作的凳子 块装材料——整块榉木制作的椅子 2.2 材料特性的评价 材料特性包括两方面：固有特性和派生特性 材料的物理特性和化学特性，如力学性能、热性能、电磁性能、光学性能和防腐性能等； 由材料的固有特性派生而来的，即材料的加工特性、材料的感觉特性和经济特性 这些特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。 材料所呈现出的性能是材料内部结构的外在表现，受 材料内部的微观结构所制约，这种内部结构只有用特殊的方法才能被观察到，它的变化通过材料性能变化被人们所感知，这就是我们对材料有“硬”与“软”、“脆”与“韧”、对某种环境“敏感”与“不敏感”的感性认识。 材料特性的评价一般分为两部分进行：一为基础评价；一为综合评价。 基础评价是以单一评价因素进行评价，而综合评价是以组合的因素进行评价的，是复合的、动态的。如下图: 2.3 材料的固有特性 材料的固有特性是由材料本身的组成、结构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，它受外界条件(即使用条件)的制约。 2.3.1材料的物理性能 . 材料的密度 材料单位体积内所含的质量，即物质的质量与体积之比。密度通常用符号ρ=Μ/ V (kg／m3)表示。式中M为物质的质量，单位为kg；V为物质的体积，单位为m3。 2 、 力学性能 指材料在外力(载荷)作用下抵抗塑性变形和破坏作用的能力。材料抵抗外力产生明显塑性变形的能力称为屈服强度。强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据。由于外力作用方式不同，材料的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。 强度一般用单位面积上所受的力来表示，称为应力。 A、屈服点和屈服强度（ σs）：在外力作用下，材料产生屈服现象的极限应力值。即σs=F S/S，单位是MPa。 B、抗拉强度（ σb)：材料在受力过程中，所能承受的最大载荷Fb处对应的应力值。即σb=F b/S，单位是MPa。 C、比强度。即强度指标与材料密度的比值。 D、屈强比。材料的屈服强度和抗拉强度的比值，它表征了材料强度潜力的发挥利用程度和其零件工作时的安全程度。 强度实验：日本武士刀的强度实验.avi 金属的强度实验.avi 弹性指材料受外力作用而发生变形，外力除去后能恢复原状的性能。这一变形称为弹性变形； 塑性指在外力作用下产生变形，当外力除去时，仍能保持变形后的性能的形状，而不恢复原形的性能。这一变形称为永久变形。 塑性一般用伸长率δ和断面收缩率Ψ来表示： δ =[（L1-L0)/L0]*100% Ψ=[(S0-S1)/S0]*100% ②弹性和塑性： 脆性指材料受外力作用达到一定限度后，产生破坏而无明显变形的性能。脆性材料易受冲击破坏，不能承受较高的局部应力； 韧性指材料在冲击荷重或振动荷载下能承受很大的变形而不致破坏的性能。 夏比冲击实验是测定材料韧性最常用的方法。在测定实验中材料在冲击载荷的作用下折断时所吸收的功（AK）除以材料缺口横截面积（S0）所得的商来表征材料的韧性。