第一章1-3材料性能学.ppt

材料性能学 材料化工学院 材料性能学 金属材料力学性能 高分子材料力学性能 材料的腐蚀 金属材料物理性能 无机材料物理性能 材料的老化 材料性能学 掌握材料各种主要性能的主要概念、物理本质、变化规律以及性能指标的工程意义 基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料性能潜力的主要途径 基本掌握材料失效的基本分析方法 了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其化学成分、组织结构之间的关系 了解材料性能测试原理、方法及相关仪器设备 材料性能学 性能的基本概念 →物理本质 →影响因素 →性能指标的工程意义 →指标的测试与评价及应用 材料力学性能 1、定义： 在外加载荷作用下，或载荷与环境因素联合作用下， 所表现的行为。 通常表现为变形和断裂。 2、任务： 研究受载过程中变形和断裂的规律。 (静态载荷、动态载荷、交变载荷)(常温、高温、低温）(环境) 3、主要内容： 各种受载条件下的失效现象(或规律)； 微观机理； 表征这种规律的性能指标； 影响性能指标的因素及提高途径； 其它。 材料力学性能 第一章、材料单向静拉伸的力学性能 (6学时) 第二章、材料在其他静载下的力学性能 (4学时) 第三章、材料的冲击韧性及低温脆性 (2学时) 硬度及冲击实验 (4学时) 第四章、材料的断裂韧性 (6学时) 第五章、材料的疲劳性能 (4学时) 第六章、材料的磨损性能 (2学时) 第七章、材料的高温力学性能 (2学时) 第十三章、材料的耐腐蚀性能 (2学时) 有关课程考核方式的说明 1、院考课； 2、期末考核： 闭卷考试，占80%； 3、平时考核： 作业占5%； 实验占10%； 课堂考勤占5%。 （无故缺勤三次，本门课程不及格） 材料力学性能 材料化工学院 静态载荷 1、定义： 缓慢加载和低的变形速率。 2、种类： 拉伸、扭转、弯曲、压缩等。 3、单向静拉伸： 是最简单的， 也是最有代表性的。 第一章 材料单向静拉伸的力学性能 §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 §1.2 弹性变形及其性能指标 §1.3 非理想弹性与内耗 §1.4 塑性变形及其性能指标 §1.5 断 裂 §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 一、力—伸长曲线 1、试验过程： 常温；低碳钢； §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 2、典型力—伸长曲线分析： OP：弹性变形，F∝△L。 Pe：过量弹性变形 Pe偏离OP。 eC：屈服变形， 不均匀塑性变形。 CB：均匀塑性变形。 Bk：不均匀集中塑性变形。 k：断裂。 §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 3、其它力—伸长曲线 （非典型力—伸长曲线） §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 二、应力—应变曲线： 1、工程应力σ—应变ε曲线： σ=F/A0, ε=ΔL/L0 §1.1 力-伸长曲线和应力-应变曲线 2、真应力S—应变e曲线： 真应力S= F瞬/A瞬 真应变e=ln(L/L0)[自学推导过程] 3、二者关系 S = σ(1+ε) e = ln(1+ε) §1.2 弹性变形及其性能指标 一、弹性变形的实质： 1、可逆变形。 2、双原子解释模型： (1)常态： F引=ma/rm+1 F斥=-nb/rn+1 F合=ma/rm+1-nb/rn+1 =0 (2)受力： 产生位移，导致变形； (3)去力： 位移消失。 §1.2 弹性变形及其性能指标 二、弹性模数(表征弹性变形的性能指标)： 1、杨氏模数E： σ=Eε 2、切变模数G： τ=Gγ 3、实质： 产生100％弹性变形所需的应力。 4、比弹性模数（比模数、比刚度） 指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。 （一般适用于航空业） §1.2 弹性变形及其性能指标 三、影响弹性模数的因素（自学） 1、键合方式和原子结构 2、晶体结构 3、化学成分 4、微观组织 5、温度 6、加载条件和负荷持续时间 §1.2 弹性变形及其性能指标 四、比例极限与弹性极限 (表征弹性变形的性能指标) ： 1、比例极限σp： 即开始偏离直线时的应力值。 σp=Fp/A0 2、弹性极限σe ： 即弹性变形过渡到 弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。