《材料应力应变特性》课件.ppt

材料应力应变特性本课程将深入探讨材料的应力应变特性，帮助您理解材料在受力时的行为，并为工程设计提供理论基础。

课程大纲与学习目标课程目标理解材料应力应变关系掌握弹性和塑性变形特征学习断裂、疲劳和蠕变失效机制熟悉材料性能测试方法课程大纲应力与应变的概念弹性变形和塑性变形材料的强度和韧性材料的疲劳和蠕变材料性能测试

什么是应力？应力是指材料内部抵抗外力的作用产生的内力，是作用于材料截面上的内力与该截面面积之比。简单来说，应力代表了材料内部承受的“压力”或“拉力”。

应力的定义和单位应力通常用符号σ表示，定义为作用于材料截面上的内力F除以该截面的面积A。其单位为帕斯卡(Pa)或牛顿每平方米(N/m2)。

正应力与切应力正应力正应力是指垂直于材料截面的应力，也称为法向应力。它反映了材料受拉伸或压缩时的内部力。切应力切应力是指平行于材料截面的应力，也称为剪切应力。它反映了材料受剪切时的内部力。

应力的数学表达式应力的数学表达式为σ=F/A，其中σ代表应力，F代表作用于材料截面上的内力，A代表材料截面的面积。

工程应力vs真实应力工程应力工程应力是指作用力除以材料的原始截面积，适用于大多数工程应用。真实应力真实应力是指作用力除以材料的实际截面积，它考虑了材料在变形过程中的截面积变化，更准确地反映材料的真实应力状态。

什么是应变？应变是指材料在受力后发生的形变，是材料形变量与原尺寸的比值。简单来说，应变代表了材料的“拉伸”或“压缩”程度。

应变的定义和单位应变通常用符号ε表示，定义为材料形变量ΔL除以材料的原始长度L0。应变是一个无量纲量，通常以百分比表示，但也可以用微应变(με)来表示。

工程应变vs真实应变工程应变工程应变是指材料形变量除以材料的原始长度，适用于大多数工程应用。真实应变真实应变是指材料形变量除以材料的瞬时长度，它考虑了材料在变形过程中的长度变化，更准确地反映材料的真实应变状态。

泊松比的概念泊松比是指材料在单轴拉伸或压缩时，其横向应变与纵向应变之比。它反映了材料在受力后横向尺寸变化的程度。泊松比通常用符号ν表示，其值介于0到0.5之间。

弹性变形的基本特征1可逆性：当外力去除后，材料能够恢复到原来的尺寸和形状。2线性关系：在弹性范围内，应力和应变之间呈线性关系，即应力与应变的比值保持不变。3能量储存：弹性变形过程中，材料储存了一定量的能量，当外力去除后，这部分能量会释放出来。

胡克定律简介胡克定律描述了弹性材料在弹性范围内，应力和应变之间的线性关系。它指出应力与应变的比值，即弹性模量，是一个常数。

弹性模量的物理意义弹性模量反映了材料抵抗弹性变形的程度，数值越大，材料抵抗变形的能力越强。它是一个重要的材料参数，在工程设计中被广泛应用。

剪切模量与体积模量剪切模量剪切模量描述了材料抵抗剪切变形的程度，也称为刚性模量。体积模量体积模量描述了材料抵抗体积变形的程度，也称为不可压缩性模量。

应力应变曲线概述应力应变曲线是材料在拉伸或压缩试验中得到的应力和应变之间的关系曲线，它可以反映材料的各种力学性能，例如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。

线性弹性区域特征线性弹性区域是指应力应变曲线中应力和应变呈线性关系的区域，该区域内材料表现出弹性变形，即在卸载后能够完全恢复到原始状态。

屈服强度的定义屈服强度是指材料开始发生永久变形时的应力值。它是衡量材料抵抗塑性变形的指标，也是重要的材料参数之一。

屈服点的工程意义屈服点是材料发生永久变形开始的标志，对于工程设计来说，它代表了材料能够承受的最大应力，超过屈服点，材料将发生不可恢复的变形，导致结构失效。

塑性变形机理塑性变形是指材料在受力后发生永久变形，其本质是晶体材料内部原子或分子之间的相对位置发生永久性变化。塑性变形通常伴随着位错的运动。

位错理论基础位错是晶体材料内部的一种线缺陷，它会导致材料的强度和塑性发生改变。位错的运动是晶体材料发生塑性变形的主要原因。

晶体结构与塑性变形晶体结构是影响材料塑性变形的重要因素。不同晶体结构的材料，其位错运动的难易程度不同，导致其塑性变形的能力也不同。

加工硬化现象加工硬化是指材料在塑性变形过程中，其强度和硬度升高的现象。这是因为塑性变形导致材料内部的位错密度增加，阻碍了位错的进一步运动，从而提高了材料的强度。

应变硬化率计算应变硬化率是指材料在塑性变形过程中，应力增加与应变增加之比。它反映了材料发生应变硬化的程度，可以通过应力应变曲线上的斜率来计算。

真实应力应变曲线真实应力应变曲线是根据材料的实际截面积计算得到的应力和应变之间的关系曲线，它能够更准确地反映材料的塑性变形行为，尤其是在材料发生颈缩之后。

颈缩现象分析颈缩现象是指材料在拉伸试验中，当应力达到一定值时，材料会在某一位置发生局部缩颈