材料力学性能大纲详细版.doc

考试要求 理解并掌握材料弹性变形、塑性变形与断裂等基本力学行为的宏观规律及微观本质，并进一步了解应力状态、试样几何因素以及环境因素对材料力学行为的影响； 熟悉材料常用力学性能指标的意义、测试原理、影响因素及其应用范围，具有按照实际工作条件正确选择试验方法和指标进行材料测试、评价及选择材料的能力，并了解改善材料力学性能的基本方法和途径。 考试内容 材料基本力学性能试验: 掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定，熟悉典型材料拉伸变形断裂行为与应力－应变曲线; 曲线分为弹性变形-均匀塑性变形-颈缩-不均匀塑性变形-断裂几个阶段。 基本的力学状态参量包括应力和应变。应力包括工程应力和真应力。工程应力，真应力，应变包括工程应变，真应变 力学状态参量的变化临界值为力学性能指标。 比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度和延伸率，断面收缩率。 比例极限：应力与应变成正比的最大应力；(-(曲线上开始偏离直线的点。 弹性极限：不产生塑性变形的最大应力。 屈服强度：开始塑性变形的最小应力。 抗拉强度：最大载荷对应的工程应力。 延伸率： 断面收缩率： 处理物理意义，还应了解工程意义。延伸率和断面收缩率反映了材料断裂前发生塑性变形的能力。 熟悉压缩、弯曲、扭转试验原理、特点及应用，了解应力状态对材料力学行为的影响; 应力状态软性系数( 第三强度理论，最大切应力引起材料屈服； 第二强度理论，最大相当正应力引起材料正向断裂。 应力状态软性系数(意义在于此值大，则切应力分量大，产生塑性变形的可能性大。 名称 加载方式 指标 应力状态及分布 ( 断裂形式及特征 应用 扭转 弯曲 压缩 掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。 布氏硬度：单位压痕面积上承受的载荷值。压头为球形，淬火钢或硬质合金压头。P/D2为定值。用于软金属、有色金属，铸铁、调质钢等硬度不太高的材料。 洛氏硬度：用压痕深度表示。120度金刚石圆锥压头。可测定各种金属材料。 维氏硬度：单位压痕面积上承受的载荷值。压头为金刚石正四棱锥体，适用材料较广。 2.材料变形行为与变形抗力: (1)掌握弹性变形行为及其物理本质，熟悉材料的弹性常数及其工程意义； 弹性变形具有可逆性、单值性、变形量小的特点。符合胡克定律，在弹性状态小变形范围内应力应变关系呈线性。物理本质可用双原子模型进行说明。 弹性模量，剪切模量，泊松比的物理意义。 刚度，构件抵抗弹性变形的能力。Q=EF；具有重要的工程意义。刚度不足，可能造成构件弹性失稳的现象。 弹性：材料或构件弹性变形的能力。可用最大弹性应变或弹性比功表示。 弹性后效：在弹性范围内应变落后于应力的现象。 循环韧性：弹性变形中，若施加交变载荷，且加载速度较快，应力应变曲线中正向滞后环与反向滞后环连通，形成一个封闭的滞后环。滞后环的面积代表一次交变应力循环周期中试样所消耗的能量，为循环韧性。代表材料吸收机械功的能力，即消震能力。 (2)熟悉材料塑性变形行为及其微观机制，了解材料物理屈服现象； 塑性变形的特点为外加应力足够大，不可逆性，应力应变为非线性，组织与性能也发生较大变化，性能指标比较敏感。 微观机制为滑移和孪生。 多晶体塑性变形的特点为不同时性和协调性，不均匀性。 物理屈服现象及解释，解释从两方面进行。钉扎机制和位错运动机制。屈服延伸率的特点是：（1）屈服延伸阶段变形时不均匀的，从应力集中部位开始，逐渐传播到整个试样。应力到达上屈服点的时候，试样局部表面开始出现与拉伸方向成45度的线条状痕迹，是开始宏观屈服的标志，成为ludes带。随后应力下降到下屈服点，ludes带开始沿试样长度方向扩展，直到整个试样。（2）屈服变形过程中已屈服的应变并不增加，屈服延伸率是依靠屈服区不断扩大实现的。一个新的ludes带的产生，对应屈服平台的一次跳跃。ludes带穿越了试样截面的各个晶粒。 (3)了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据； 理论屈服强度：相邻两层原子相对滑动所需要克服的原子间的最大作用力。 实际屈服强度微观看为临界分切应力(c；宏观看为(c。 屈服判据为Tresca准则和Mises准则。 (4)了解材料强化的基本途径与常用方法。 强化的基本途径包括：（1）提高位错运动的阻力：改变键合类型，提高派纳力；引入大量晶体缺陷；（2）金属非晶化；（3）制备无位错的理想晶体。 常用方法有细晶强化；固溶强化；第二相强化；相变强化。 3.材料断裂行为: (1)了解材料常见