材料的机械行为.ppt

CHAPTER 2 Mechanical Behavior, Testing, and Manufacturing Properties of Materials 材料的機械行為、測試及製造特性 室溫時材料之相對機械性質(Relative Mechanical Properties of Materials at Room Temperature) Tensile-Test Specimen and Machine 應力應變曲線（Stress-Strain Curve） Mechanical Properties of Various Materials at Room Temperature Elongation versus % Area Reduction Typical Values for K and n at Room Temperature 各種不同金屬在常溫下的True Stress-True Strain Curves 2.2.6 溫度效應 Temperature Effects on Stress-Strain Curves 2.2.7變形速率的影響 Effect of Strain Rate on Ultimate Tensile Strength 表2.3 2.2.7變形速率的影響 Effect of Strain Rate on Ultimate Tensile Strength 超塑性（superplasticity）:某些材料在拉伸試驗時，頸縮及破壞前，發生大量的均質伸長變形量，這種變形量從幾百個百分比到兩千個百分比之間。例如：口香糖、玻璃、熱塑性塑膠、Zn-Al合金及鈦合金。 2.2.8 靜液壓的影響 （Hydrostatic pressure effects ) 壓力：幾個ATM到3.5GPa(500KST)，液壓增加時，材料破壞時的應變量會大量增加（不容易破壞）。 脆性材料之金屬成形：液壓擠製、粉末冶金壓製。 當加工製造stress超過材料破裂點，可使用下列方法避免： 加溫 加液靜壓 (Hydrostatic Pressure Effect):脆性材料加工 2.2.9 輻射的影響（Radition effects ) 暴露在高能量輻射下：鋼料及其他種類金屬會發生降伏應力、抗拉強度及硬度會增加；延展性及韌性會減少。塑膠材料對其機械性質也有不好的影響。 2.3 壓縮 (Compression) 桶形失真（barreling）:摩擦力 2.3 壓縮 (Compression) 2.3 壓縮 (Compression) 蒲辛格效應（Bauschinger effect 1881）:金屬受拉力進入到塑性狀態，將負荷釋放再施以壓縮應力，此時，壓縮的降伏應力值比拉伸時低許多。 應變軟化（strain softening）、作工軟化（work softening ）:因負荷的方向轉換，使降伏應力值下降。 2.4 扭 轉 (Torsion)Disk and Torsion-Test Specimens 2.5 彎曲（撓曲）Bending （Flexure） Hardness Tests Brinell Testing Hardness Conversion Chart Hardness is linearly proportional to Strength (UTS)UTS [MPa] = 3.5 (HB) Eq. ( 2.13) UTS [psi] = 500 (HB) Eq. ( 2.14) 2.7 疲勞（Fatigue） 疲勞破壞：工件在未達到靜態負荷時的降伏應力下，發生破裂。 金屬的疲勞限與其極限抗拉強度（UTS）有關，鋼料約為1/2，鋁則無（以107）。如下圖2.15 2.7 疲勞（Fatigue）S-N Curves 2.7 疲勞（Fatigue）S-N Curves 2.8 潛變（Creep） 潛變：機械零件在長時間承受一靜態負荷時所進行的永久變形，原因為晶界滑移（grain-boundary sliding）。例如：熱塑性塑膠及橡膠會在任何溫度下進行潛變。鉛會在室溫定力下潛變、老房子的玻璃。 鋁合金（200度C）、高熔點金屬（1500度C） 應力釋放（stress relaxation）：螺栓、卯釘、guy wires 2.8 潛變（Creep） 潛變曲線：分三階段 Ch 2.10 材料在製造過程及使用中的破壞與斷裂 Ch 2.10 材料在製造過程及使用中的破壞與斷裂 2.10.1延性破壞（Ductile fracture) 圖2.21 2.22 2.10.1延性破壞（Ductile fracture) 杯錐狀斷裂（Cup-and-cone frac