材料物理-总结讲解.ppt

材 料 物 理 ;课 程 总 结;应力与应变;材料Ⅰ脆性材料（陶瓷）：如上图曲线（a），即在弹性变形后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是断裂，总弹性应变能非常小。;弹性形变;2、弹性变形的本质;3、弹性模量;4、弹性模量的影响因素;E0—材料无气孔时的弹性模量 ，P —为气 孔率.;7、两相复合材料的弹性横量;滞弹性 ;力学模型 ;二、组合模型;应变蠕变时间。; ;弹性极限 产生弹性变形而不产生塑性变形的最大应力； 屈服强度 、 金属开始塑性变形的最小应力； 抗拉强度 材料抵抗大塑性变形的能力，反映极限承载能力。;滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动。;1.滑移条件; 滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方金属比体心立方金属的塑性更好。 ;滑移面上沿滑移方向的分切应力（?）;3、金属与非金属晶体滑移难易的比较 ;材料的高温蠕变;１） 在外力作用下发生瞬时弹性形变 ２） 蠕变减速阶段。特点是应变速率随时间递减。;1）在高温下原子热运动加剧。可以使位错从障碍中解放出来，并使位错运动加速。 ?;2）受拉晶界与受压晶界产生空位浓度差，受拉晶界的空位向受压晶界迁移。同时，原子朝相反方向扩散。导致沿受拉方向伸长，发生形变。;晶界蠕变理论;温度、应力　 温度升高，应力增加，蠕变大。;3.晶体的组成 组成不同的材料其蠕变行为不同。结合力大，不易蠕变。 共价键结构程度增加，扩散及位错运动降低抗蠕变性能就较好。 4.显微结构的影响　;断裂;完整晶体在正应力作用下沿某一晶面拉断的强度。;2.Griffith微裂纹理论; Griffith从能量的角度研究裂纹扩展的条件：物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。即物体内储存的弹性应变能的降低（或释放）就是裂纹扩展的动力。;讨论：脆性裂纹体的能量判据和应力判据对比。 ;塑性变形的影响;3. 应力场强度因子和平面应变断裂韧性;裂纹尖端应力场分布; 按断裂力学的观点，裂纹是否扩展取决于应力场强度因子的大小，当K值达到某一极限值时，裂纹就扩展，即构件发??脆性断裂的条件：;KI是一个力学参量，表示裂纹中裂纹尖端的应力应变场强度的大小，它决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型，而和材料无关。 KIC是一个是材料的力学性能指标，它决定于材料的成分、组织结构等内在因素，而与外加应力以及试样尺寸等外在因素无关，为平面应变断裂韧性。;应用;裂纹扩展的动力和阻力 裂纹扩展的动力 Irwin将裂纹扩展单位面积所降低的弹性应变能定义为应变能释放率或裂纹扩展力。 ? 对于有内裂纹 的薄板：;裂纹的起源 ⑴ 由于晶体微观结构中存在缺陷，当受到外力作用时，在这些缺陷处就会引起应力集中，导致裂纹成核。;防止裂纹扩展的措施 1．使作用应力不超过临界应力，裂纹就不会失稳扩展。;二、判断题 1.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。 2.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。 3.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。? 4.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。 5.高温蠕变是指材料在高于屈服强度的应力作用下，缓慢地产生塑性变形的现象。 6.塑性是阻止裂纹扩展的一个重要因素。;三、选择题（在每个小题四个备选答案中选出一个正确答案） 1.材料失效的最危险形式是（ ）。 A、失稳； B、腐蚀； C、磨损； D、断裂 2.双原子模型计算材料理论断裂强度比实际值至少高出一个数量级，是因为（ ）。 A、模型不好； B、近似计算太粗太多； C、实际材料有缺陷； D、实际材料无缺陷 3.金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（ ） A、塑性； B、硬度； C、强度；D、 韧性。 4. 采用压入深度表示硬度大小的试验方法是（ ）；用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（ ）。 A、布氏硬度 B、洛氏硬度 C、维氏硬度 D、以上都可以 5、当原子间相互平衡力受外力作用而受到破坏时，原子的位置必须作相应调整，即产生位移，以期外力、引力和（?? ?）三者达到新的平衡。 ?A、作用力 B、平衡力 C、斥力 D、张力 6、断裂K判据正确的是（ ）。? A、?KI??KIC???有裂纹，但不会扩展（破损安全）；?B、?KI??KIC???临界状态? C、?KI?=?KIC??发生裂纹扩展，