力学性能总结1.ppt

金属材料的力学性能包括： 强度、刚度、硬度、塑性、韧性、耐磨性、缺口敏感性、断裂韧性等。 人们将力学参量的临界值（或规定值）定义为该材料的力学性能指标，如强度指标：σb、σ0.2、σ-1，塑性指标：δ、ψ，韧性指标：AK、KIC等。 力学性能指标具体数值的高低，表示金属材料抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质量的主要依据。可将其理解为：金属材料抵抗外加载荷引起变形和断裂的能力。 一、 力——伸长曲线（拉伸力 F，绝对伸长量△L） 测试方法：标准试样，万能实验机 二、 应力应变曲线 1.工程应力—应变曲线： 将力—伸长曲线的纵横坐标分别以拉伸试样的截面积A0和原始标距长度L0去除，则得到应力—应变曲线。称为“工程应力应变曲线” σ=F/A0 ε=△L/L0 σp比例极限 σe弹性极限σs屈服强度σb抗拉强度 e=ln(1+ε) 真应变小于工程应变 S＝σ（1＋ε） 真应力大于工程应力 第二节 弹性变形及其性能指标 弹性变形：金属材料在外力的作用下，产生变形，当外力去除以后变形也随之消失的现象。 弹性变形的特点： 弹性变形是一种可逆现象，不论在加载期还是在卸载期，其应力和应变之间都保持单值线性关系。 弹性变形量都很小，一般在0.5％～1％之间。 金属材料的原子弹性位移量只相当于原子间距的几分之一。故弹性变形量小于1％。 三、 影响弹性模数的因素 1、 键合方式和原子结构 室温下金属的弹性模量是原子序数的周期函数。 2、 晶体结构 α-Fe, 111E=2.7×105MPa，100E＝1.25×105MPa 沿原子排列最密的晶向上弹性模量较大，多晶体各向同性。 3、 化学成分 合金中固溶的溶质元素可以改变合金的晶格常数，但对于常用的钢铁材料而言，合金元素对其晶格常数的改变不大，因而对弹性模量的影响很小，合金钢和碳钢的弹性模量数值相当接近。 4、 微观组织 金属材料组织不敏感性。 热处理（显微组织）对弹性模量的影响不大。如晶粒大小对E值无影响；第二相的大小和分布对E值的影响也很小；淬火后E值稍有下降，但退火后又恢复到原来的水平 冷塑性变形对E值稍有降低，一般在4％～6％，这与出现残余应力有关。当塑性变形量很大时，因产生形变织构而使E值出现各向异性，此时沿变形方向E值最大。 四、 比例极限与弹性极限 比例极限：σp是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力－－应力与应变在正比关系范围内的最大应力。 弹性极限：σe是材料由弹性变形过渡到弹塑性变形时的应力。 σp0.01表示规定非比例伸长率0.01％时的应力。 五、 弹性比功 又称弹性比能或应变比能 ae是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。弹性比功的含义就是弹性变形过程中所吸收的引起弹性变形的能量。 数值上等于在应力应变曲线中被弹性变形阶段的曲线所覆盖的面积。 弹簧钢2.217MPa(MJm-3)(J=Nm)、磷青铜1.0，铍青铜1.44、橡胶2、铝0.1、铜0.003 第三节 非理想弹性与内耗 一、理想弹性材料： ①应变与应力的响应是线性的 ②应力和应变是同相位 ③应变是应力的单值函数 当塑性材料所受的应力低于弹性极限，其力学行为可近似地用虎克定律加以表述。 进入弹塑性变形阶段，其力学行为需要用弹-塑性变形阶段的数学表达式，或称本构方程加以表述。 三、包申格效应： 是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，卸载时降低的现象。 所有退火态和高温回火态金属均有此效应。 包申格效应可使规定残余伸长应力增加或降低15％～20％。 四、内耗（弹性滞后环） 在变形过程中被吸收的功，可用弹性滞后环面积度量。该环表示金属在加载和卸载的过程中，一部分能量被金属所吸收，这部分被吸收的能量称为“金属的内耗”。 如果所加载荷为交变载荷则得到的滞后环为交变滞后环。 材料产生内耗的原因与材料微观组织结构和物理性能的变化有关。（位错、间隙原子、晶界、磁性的变化等） 第四节 塑性变形及其性能指标 一、 塑性变形方式与特点 材料的塑性变形是微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料断裂的现象。 多晶体塑性变形的特点： （1） 各晶粒变形的不同时性和不均匀性（晶粒位向不同） （2） 各晶粒变形的相互协调性（晶界的存在）－－多晶体材料产生屈服的条件。多晶体金属作为一个连续的整体，不允许各个晶粒在任一滑移系中自由变形，否则就会造成晶界开裂这就要求各晶粒之间能协调变形 （3） 产生加工