材料力学性能重点总结
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材料力学性能与应用总结材料力学性能是材料在各种外力作用下所表现出的行为和特性,它对于工程设计、材料选择以及产品质量控制等方面都具有极其重要的意义。
不同的材料具有不同的力学性能,这些性能决定了它们在特定应用中的适用性和可靠性。
首先,让我们来了解一下材料的强度性能。
强度是材料抵抗外力而不发生破坏的能力。
常见的强度指标包括屈服强度、抗拉强度和抗压强度。
屈服强度是指材料开始产生明显塑性变形时的应力值。
比如说,在建筑结构中使用的钢材,其屈服强度就是一个关键的参数。
如果钢材的屈服强度不够高,那么在承受较大荷载时,结构就可能发生变形甚至坍塌。
抗拉强度则是材料在拉伸过程中能够承受的最大应力,像制造绳索和钢丝的材料,就需要有较高的抗拉强度,以确保在承受拉力时不会断裂。
抗压强度则对于承受压力的结构部件,如柱子和桥墩等,具有重要的参考价值。
接下来是材料的塑性性能。
塑性是材料在断裂前产生永久变形的能力。
通常用伸长率和断面收缩率来衡量。
具有良好塑性的材料,如铜和铝,在加工过程中可以通过塑性变形来制成各种形状复杂的零件。
而且,在一些需要吸收能量的场合,如汽车的防撞部件,塑性好的材料能够通过变形来吸收碰撞能量,从而减轻对人员的伤害。
材料的硬度也是一项重要的力学性能指标。
硬度反映了材料抵抗局部变形,特别是表面压痕和划痕的能力。
硬度测试方法多种多样,如布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
在机械加工中,硬度对于刀具的选择以及加工工艺的制定起着关键作用。
例如,加工硬度较高的材料时,需要使用更耐磨的刀具,并采用较慢的切削速度。
材料的韧性则表示材料在断裂前吸收能量的能力。
韧性好的材料,如一些高强度合金钢,能够在承受冲击和振动载荷时不发生脆性断裂。
这在航空航天、机械制造等领域尤为重要,因为这些领域的零部件往往需要在复杂和恶劣的工作环境下运行。
再说说材料的疲劳性能。
疲劳是指材料在循环载荷作用下,经过一定次数的循环后发生断裂的现象。
许多机械零件,如齿轮、轴等,在工作过程中都承受着循环载荷。
材料性能知识点总结材料的性能是指材料在特定条件下所表现出来的力学、物理、化学、热学等方面的特性。
了解材料的性能对于进行材料的选择、设计以及工程应用至关重要。
本文将从材料的力学性能、物理性能、化学性能和热学性能等方面进行总结。
一、材料的力学性能1. 强度材料的强度是指材料抵抗外部力作用下抵抗破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
强度是材料最基本的性能之一,对于工程结构的设计和选择材料至关重要。
2. 韧性材料的韧性是指材料在受到外部力作用下发生损伤时的能力。
与强度不同,韧性反映了材料在受到冲击或者局部损伤后的延展性和吸能能力。
韧性高的材料通常会在受力后产生一定程度的变形而不会立即断裂。
3. 刚度材料的刚度是指材料在受力作用下的变形程度。
刚度高的材料在受力后会产生较小的变形,具有较好的抗变形能力。
在很多工程应用中要求材料具有一定的刚度以满足设计要求。
4. 硬度材料的硬度是指材料抵抗表面划伤或者压痕的能力。
硬度测试通常通过洛氏硬度、巴氏硬度等方法进行检测。
硬度是材料的持久性能,硬度高的材料通常耐磨损、耐腐蚀能力较强。
5. 疲劳性能材料的疲劳性能是指材料在受到交变载荷或者重复载荷作用下的抗疲劳能力。
疲劳性能是材料在实际使用中的重要性能之一,对于机械零部件、航空工业等领域的材料选择至关重要。
6. 蠕变性能材料的蠕变性能是指材料在高温下长期受力变形的抗蠕变能力。
在高温环境下,材料的蠕变性能会影响结构的安全和可靠性。
二、材料的物理性能1. 密度材料的密度是指单位体积内的质量。
密度的大小直接影响了材料的重量和强度。
通常情况下,密度较小的材料更适合用于要求轻量化设计的结构。
2. 热导率材料的热导率是指材料传导热量的能力。
热导率高的材料在传热和散热方面表现更佳。
3. 电导率材料的电导率是指材料传导电流的能力。
电导率高的材料通常用于导电材料和电子器件的制造。
4. 磁性材料的磁性是指材料在外磁场作用下的磁导能力。
绪论弹性:指材料在外力作用下保持与恢复固有形状与尺寸得能力。
塑性:材料在外力作用下发生不可逆得永久变形得能力。
刚度:材料在受力时抵抗弹性变形得能力。
强度:材料对变形与断裂得抗力。
韧性:指材料在断裂前吸收塑性变形与断裂功得能力。
硬度:材料得软硬程度。
耐磨性:材料抵抗磨损得能力。
寿命:指材料在外力得长期或重复作用下抵抗损伤与失效得能。
材料得力学性能得取决因素:内因一化学成分、组织结构、残余应力、表面与内部得缺陷等; 外因一载荷得性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件得变化。
第一卓材料在单向静拉伸载荷下得力学性能1、1 拉伸力一伸长曲线与应力一应变曲线应力一应变曲线退火低碳钢在拉伸力作用下得力学行为可分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形与不均匀集中塑性变形与断裂儿个阶段。
弹性变形阶段:曲线得起始部分,图中得oa段。
多数悄况下呈直线形式,符合虎克定律。
屈服阶段:超出弹性变形范圉之后,有得材料在塑性变形初期产生明显得塑性流动。
此时,在外力不增加或增加很小或略有降低得情况下,变形继续产生,拉伸图上出现平台或呈锯齿状,如图中得a b段。
均匀塑性变形阶段:屈服后,欲继续变形,必须不断增加载荷,此阶段得变形就是均匀得,直到曲线达到最高点,均匀变形结束,如图中得be段。
不均匀塑性变形阶段:从试样承受得最大应力点开始直到断裂点为止,如图中得cd段。
在此阶段,随变形增大,载荷不断下降,产生大量不均匀变形,且集中在颈缩处,最后载荷达到断裂载荷时, 试样断裂。
弹性模量E:应力一应变曲线与横轴夹角得大小表示材料对弹性变形得抗力,用弹性模量E表示。
(a )弹性一弹塑性型:0 a为弹性变形阶段,在a点偏离直线关系,进入弹一塑性阶段,开始发生塑性变形,开始发生塑性变形得应力称为屈服点,屈服点以后得变形包括弹性变形与塑性变形。
在m点卸载,应力沿mn降至零,发生加工硬化。
(b)弹性一不均匀塑性-均匀塑性型:与前者不同在于出现了明显得屈服点af,有时呈屈服平台状,有时呈齿状。
材料力学性能总结第一篇:材料力学性能总结材料力学性能第一章二节.弹变1,。
弹性变形:材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。
这种可恢复的变形称为弹性变形。
2.弹性模量:表征材料对弹性变形的抗力3.弹性性能与特征是原子间结合力的宏观体现,本质上决定于晶体的电子结构,而不依赖于显微组织,因此,弹性模量是对组织不敏感的性能指标。
4.比例极限σp:应力与应变成直线关系的最大应力。
5.弹性极限σe:由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。
6.弹性比功: 表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力,又称弹性比应变能。
7.力学性能指标:反映材料某些力学行为发生能力或抗力的大小。
8.弹性变形特点:应力与应变成比例,产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状9.滞弹性:在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象,称为滞弹性。
10.循环韧性:指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。
11.循环韧性应用:减振、消振元件。
12.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载规定残余伸长应力降低的现象,称为包申格效应。
13.包申格应变:指在给定应力下,正向加载与反向加载两应力-应变曲线之间的应变差。
14.消除包申格效应:预先进行较大的塑性变形。
在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。
三节:塑性1.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力.2.影响材料屈服强度的因素:㈠内在因素.1.金属本性及晶格类型.主滑移面位错密度大,屈服强度大。
2.晶粒大小和亚结构.晶界对位错运动具有阻碍作用。
晶粒小可以产生细晶强化。
都会使强度增加。
3.溶质原子: 溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化。
4,第二相.a.不可变形的第二相绕过机制.留下一个位错环对后续位错产生斥力, b.可以变形的第二相切过机制.由于,质点与基体间晶格错排及位错切过第二相质点产生新界面需要做功,使强度增加。
材料力学性能与应用总结在现代工程领域中,材料的力学性能是决定其能否成功应用的关键因素之一。
材料的力学性能涵盖了众多方面,包括强度、硬度、韧性、塑性、疲劳性能等等。
这些性能不仅影响着材料在各种工况下的表现,也直接关系到工程结构的安全性、可靠性和使用寿命。
首先,让我们来谈谈强度。
强度是材料抵抗外力而不发生破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的应力值,抗拉强度则是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力。
以钢铁为例,高强度钢通常具有较高的屈服强度和抗拉强度,因此被广泛应用于建筑结构、桥梁、船舶等领域,能够承受巨大的载荷而不发生断裂。
然而,过高的强度有时也会带来一些问题,比如可能导致材料的韧性下降,使其在受到冲击时容易发生脆性断裂。
硬度是衡量材料抵抗局部塑性变形的能力。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性,例如在机械制造中,用于制造刀具、模具等零部件的材料往往需要具备较高的硬度,以延长其使用寿命。
但硬度并非越高越好,因为过硬的材料可能在加工过程中造成困难,而且在某些情况下,过于硬脆的材料可能会因为无法承受冲击而失效。
韧性是材料在断裂前吸收能量的能力。
具有良好韧性的材料能够在承受较大变形或冲击时不发生突然断裂。
例如,一些高强度合金在经过特殊的热处理工艺后,能够在保持高强度的同时获得较好的韧性,被广泛应用于航空航天领域,确保飞机结构在极端条件下的安全性。
塑性则反映了材料发生永久变形而不破坏的能力。
良好的塑性对于材料的加工成型非常重要。
例如,铝合金具有较好的塑性,因此在汽车制造中常用于冲压成型各种零部件。
疲劳性能是材料在循环载荷作用下的抵抗能力。
许多工程结构,如发动机的零部件、桥梁的钢梁等,都承受着周期性的载荷。
材料的疲劳性能不佳可能会导致在远低于其静态强度的载荷作用下发生过早失效。
通过优化材料的成分、组织结构以及制造工艺,可以显著提高材料的疲劳性能。
2024年材料力学性能总结范文____年材料力学性能总结摘要:本文对____年新材料的力学性能进行了总结。
通过对新材料的力学性能研究,可以更好地应用于工程实践中,提高产品的性能和可靠性。
本文主要对新材料的强度、硬度、韧性、耐热性等性能进行了介绍,并对其应用前景进行了展望。
关键词:新材料;力学性能;强度;硬度;韧性;耐热性一、强度强度是材料抵抗外力的能力,是一个材料最基本的力学性能之一。
____年新材料的强度有了显著的提高,主要得益于新材料结构和组成的优化。
新材料采用了多种复合材料技术,在不同材料的复合过程中,不同材料之间形成了一种互补的关系,使得新材料的强度得到了有效提升。
此外,新材料还采用了新的加工工艺,如纳米技术和超塑性成型技术,通过精确控制材料微观结构和缺陷,使新材料的强度得到了进一步提升。
二、硬度硬度是材料抵抗外界划痕和压痕的能力,表征了材料的抗磨性能。
____年新材料的硬度也得到了大幅提升。
在新材料的研发中,科学家们发现了一些新的硬化机制,如晶体缺陷的控制、固溶体弥散硬化和位错强化等。
通过合理地控制这些硬化机制,新材料的硬度可以得到有效提升。
此外,新材料还采用了一些表面处理技术,如化学镀、电沉积和离子注入等,通过改变材料表面的化学组成和相结构,来提高材料的硬度。
三、韧性韧性是材料抵抗破坏的能力,是反映材料抗拉伸、抗压和抗弯曲能力的重要指标。
____年新材料的韧性也得到了显著改善。
新材料采用了一些新的加工工艺,如冷变形和等离子注入等,通过调整材料的晶界和位错密度,使新材料的韧性得到了提高。
此外,新材料还采用了一些新的复合技术,如纳米复合和纤维复合等,通过增加材料内部的弥散相和增强相,来提高材料的韧性。
四、耐热性耐热性是材料在高温条件下能保持稳定性和性能的能力。
____年新材料的耐热性也得到了显著提升。
新材料采用了一些新的材料组成和结构设计,如金属间化合物、金属陶瓷复合材料和增强材料等,来提高材料的热稳定性。
力学材料类知识点总结力学材料是研究各种材料在受力作用下的力学性能的一个重要领域,包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料、复合材料和生物材料等。
力学材料的研究对于材料工程、结构设计、材料制备具有重要的意义。
在这篇总结中,我们将介绍一些力学材料的基本知识点,包括材料的力学性能、材料的力学测试方法、材料的损伤与断裂、材料的应用等方面的内容。
1. 材料的力学性能材料的力学性能是指材料在受力作用下所表现出的力学特性及其与力学参数之间的关系。
主要包括材料的弹性性能、塑性性能、断裂性能、疲劳性能等。
材料的力学性能直接影响到材料的应用领域和使用寿命。
弹性性能:材料的弹性性能是指材料在受力作用下的变形能力。
当受力作用停止后,材料能够恢复到原始形状和尺寸。
弹性模量是衡量材料弹性性能的重要参数,不同的材料具有不同的弹性模量。
塑性性能:材料的塑性性能是指材料在受力作用下的变形能力。
当受力超过一定程度时,材料会发生塑性变形并无法完全恢复原态。
屈服强度和延伸率是衡量材料塑性性能的重要参数。
断裂性能:材料的断裂性能是指材料在受力作用下的抗断裂能力。
断裂韧性、断裂强度和断裂伸长率是衡量材料断裂性能的重要参数。
疲劳性能:材料的疲劳性能是指材料在受循环加载作用下的抗疲劳性能。
疲劳寿命、疲劳极限和疲劳裂纹扩展速率是衡量材料疲劳性能的重要参数。
2. 材料的力学测试方法力学测试是研究材料力学性能的重要手段,通常包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度测试、冲击试验等。
这些测试方法能够准确地评估材料的力学性能,并为材料的应用提供有效的数据支持。
拉伸试验:拉伸试验是测定材料拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率等参数的常用试验方法。
通过拉伸试验得到的应力-应变曲线能够反映材料的弹性行为和塑性行为。
压缩试验:压缩试验是测定材料在压缩状态下的力学性能参数,如压缩强度、屈服强度等。
压缩试验能够评估材料在受压状态下的表现情况。
弯曲试验:弯曲试验是测定材料在弯曲状态下的力学性能参数,如抗弯强度、屈服强度、弯曲模量等。
工程材料力学性能各个章节主要复习知识点第一章弹性比功:又称弹性比能,应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
滞弹性:对材料在弹性范围内快速加载或卸载后随时间延长附加弹性应变的现象。
包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形(残余应变为1%~4%),卸载后再同向加载,规定残余伸长应力(弹性极限或屈服极限)增加,反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
塑性:指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
脆性:材料在外力作用下(如拉伸,冲击等)仅产生很小的变形及断裂破坏的性质。
韧性:是金属材料断裂前洗手塑性变形功和断裂功的能力,也指材料抵抗裂纹扩展的能力。
应力、应变;真应力,真应变概念。
穿晶断裂和沿晶断裂:多晶体材料断裂时,裂纹扩展的路径可能不同,穿晶断裂穿过晶内;沿晶断裂沿晶界扩展。
拉伸断口形貌特征?①韧性断裂:断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角。
用肉眼或放大镜观察时,断口呈纤维状,灰暗色。
纤维状是塑性变形过程中微裂纹不断扩展和相互连接造成的,而灰暗色则是纤维断口便面对光反射能力很弱所致。
其断口宏观呈杯锥形,由纤维区、放射区、和剪切唇区三个区域组成。
②脆性断裂:断裂面一般与正应力垂直,断口平齐而光亮,常呈放射状或结晶状。
板状矩形拉伸试样断口呈人字形花样。
人字形花样的放射方向也与裂纹扩展方向平行,但其尖端指向裂纹源。
韧、脆性断裂区别?韧性断裂产生前会有明显的塑性变形,过程比较缓慢;脆性断裂则不会有明显的塑性变形产生,突然发生,难以发现征兆拉伸断口三要素?纤维区,放射区和剪切唇。
缺口试样静拉伸试验种类?轴向拉伸、偏斜拉伸材料失效有哪几种形式?磨损、腐蚀和断裂是材料的三种主要失效方式。
材料的形变强化规律是什么?层错能越低,n越大,形变强化增强效果越大退火态金属增强效果比冷加工态是好,且随金属强度等级降低而增加。
在某些合金中,增强效果随合金元素含量的增加而下降。
材料的晶粒变粗,增强效果提高。
第二章应力状态软性系数:材料某一应力状态,τmax和σmax的比值表示他们的相对大小,成为应力状态软性系数,比为α,α=τmaxσmax缺口敏感度:缺口试样的抗拉强度σbn 与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示缺口敏感度,即为NSR=σbnσb第三章低温脆性:在实验温度低于某一温度t2时,会由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显降低,断裂机理由微孔聚集性变为穿晶解理型,断口特征由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性。
材料力学性能复习总结材料力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性和性能。
在材料力学性能的学习中,不仅需要了解材料的基本力学性质,还需要掌握材料的破坏机制、变形行为以及材料的力学性能测试方法等方面的知识。
以下是对材料力学性能复习的总结。
1.材料的破坏机制和破坏形态材料的破坏机制是指材料在受力作用下发生破坏的方式和过程。
常见的破坏机制有拉伸破坏、压缩破坏、剪切破坏等。
拉伸破坏时,材料会发生断裂;压缩破坏时,材料会出现压缩变形和压碎现象;剪切破坏时,材料会出现剪切变形和断裂等。
材料的破坏形态是指材料在受力作用下发生的形态变化。
常见的破坏形态有脆性断裂、塑性变形和疲劳破坏等。
脆性断裂是指材料在受静态或低应力下发生迅速断裂的性质;塑性变形是指材料在受力作用下发生塑性流动,而不发生断裂;疲劳破坏是指材料在反复受力下产生裂纹并最终导致断裂。
2.材料的变形行为和变形机制材料的变形行为是指材料在受力作用下发生的形变现象。
常见的变形行为有弹性变形、塑性变形和粘弹性变形等。
弹性变形是指材料在受力作用下发生的可逆性变形。
材料在弹性变形时能够恢复到原始形状和尺寸。
弹性变形的机制是原子之间的键能发生弹性形变,即在受力作用下原子间的距离发生变化,但不改变原子间的相对位置。
塑性变形是指材料在受力作用下发生的不可逆性变形。
材料在塑性变形时会发生晶格的滑移和位错的运动。
塑性变形的机制是原子间的键能发生塑性形变,即原子间的相对位置发生改变。
粘弹性变形是指材料在受力作用下表现出介于弹性变形和塑性变形之间的性质。
材料在粘弹性变形时有一部分能量会被消耗掉,导致材料的不完全恢复。
粘弹性变形的机制是在外力作用下,分子间的键发生的弹性形变和分子间的长距离位移。
3.材料力学性能的测试方法拉伸试验是指将材料置于拉力下进行测试。
通过拉伸试验可以了解材料的弹性性能、破坏强度、延展性以及断裂形态等。
压缩试验是指将材料置于压力下进行测试。
通过压缩试验可以了解材料的强度和刚度等。
期末复习资料一 名词解释1. 弹性比功:又称弹性比能、应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2. 滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3. 循环韧性:金属材料在交变载荷(振动)下吸收不可逆变形功的能力。
也叫金属的内耗。
4. 包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变为1%~4%),卸载后再同向加载,规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加;反向加载,规定残余伸长应力降低(特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零)的现象。
5. 应力状态软性系数:金属所受的最大切应力τmax 与最大正应力σmax 的比值大小。
即:()32131max max 5.02σσσσσστα+--== 6. 缺口效应:绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体,往往存在截面的急剧变化,如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等,这种截面变化的部分可视为“缺口”,由于缺口的存在,在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化,产生所谓的缺口效应。
缺口第一效应:引起应力集中,改变了缺口前方的应力状态,使缺口试样所受的应力由原来的单向应力状态改变为两向或三向应力状态。
缺口第二效应:缺口使塑性材料强度增高,塑性降低。
7. 缺口敏感度:缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值,称为缺口敏感度,即:8. 缺口试样静拉伸试验:轴向拉伸、偏斜拉伸两种。
9. 布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
10. 洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头,以测量压痕深度所表示的硬度11. 维氏硬度——以两相对面夹角为136°的金刚石四棱锥作压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
名词解释:1加工硬化:试样发生均匀塑性变形,欲继续变形则必须不断增加载荷,这种随着随性变形的增大形变抗力不断增大的现象叫加工硬化。
2弹性比功:表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
3滞弹性:在弹性范围内快速加载或卸载后,随着时间延长产生附加弹性应变的现象。
4包申格效应:金属材料通过预先加载产生少量塑性变形(残余应变小于1%-4%),而后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5塑性:金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
常见塑性变形方式:滑移和孪生6弹性极限:以规定某一少量的残留变形为标准,对应此残留变形的应力。
7比例极限:应力与应变保持正比关系的应力最高限。
8屈服强度:以规定发生一定的残留变形为标准,如通常以0.2%的残留变形的应力作为屈服强度。
9韧性断裂是材料断裂前发生产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的断裂过程,在裂纹扩展过程中不断的消耗能量。
韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并于主应力成45度角。
10脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑形变形,没有明显征兆,危害性很大。
断裂面一般与主应力垂直,端口平齐而光亮,常呈放射状或结晶状。
11剪切断裂是金属材料在切应力作用下,沿着滑移面分离而造成的断裂,又分滑断和微孔聚集性断裂。
12解理断裂:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,总是脆性断裂。
13缺口效应:由于缺口的存在,在静载荷作用下,缺口截面上的应力状态发生变化,产生所谓“缺口效应“①缺口引起应力集中,并改变了缺口应力状态,使得缺口试样或机件中所受的应力由原来的单向应力状态改变为两向或者三向应力状态。
②缺口使得材料的强度提高,塑性降低,增大材料产生脆断的倾向。
8缺口敏感度:有缺口强度的抗拉强度σbm与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值. NSR=σbn / σs NSR越大缺口敏感度越小9冲击韧性:Ak除以冲击式样缺口底部截面积所得之商10冲击吸收功:式样变形和断裂所消耗的功,称为冲击吸收功以Ak表示,单位J11低温脆性:一些具有体心立方晶格或某些秘排立方晶格的金属,当温度降低到、某一温度时,会由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理,断口特征由纤维状变为结晶状,这种现象称为低温脆性12 脆性转变温度:当温度降低时,材料屈服强度急剧增加,而塑形和冲击吸收功急剧减小。
材料屈服强度急剧升高的温度,或断后延伸率,断后收缩率,冲击吸收功急剧减小的温度就是韧脆转变温度tk,tk是一个温度区间16应力场强度因子KI :表示应力场的强弱程度,对于某一确定的点的大小直接影响应力场的大小,KI 越大,则应力场各应力分量也越大17应力腐蚀:金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下,经过一段时间后产生的低应力脆断现象第一章3.金属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:由于弹性变形时原子间距在外力作用下可逆变化的结果,应力与应变关系实际上是原子间作用力与原子间距的关系,所以弹性模量与原子间作用力有关,与原子间距也有一定关系,原子间作用力决定于金属原子本性和晶格类型,故弹性模量也主要决定于金属原子本性和晶格类型。
合金化,热处理,冷塑性变形对弹性模量的影响较小,所以金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标,温度加载速率等外在因素对其影响也不大7.决定金属屈服强度的因素有哪些?1)影响屈服强度的内在因素:1、结合键2、组织结构:固溶强化、形变强化、沉淀强化及弥散强化、晶界和亚晶强化,前3个提高强度的同时降低了塑性,最后一个既可以提高强度又可以提高塑性3原子本性2)影响屈服强度的外因:温度,应变速率、应力状态。
一般的,升高温度,强度降低;应变速率增大,强度增加;应力状态也影响屈服强度,切应力分量越大,强度越低。
13.何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口形态的因素有哪些?答:拉伸断口三要素是纤维区、放射区、剪切唇宏观拉伸断口性态因试样形状、尺寸金属材料的性能以及试样温度、加载速度和受力状态不同而变化,一般来说,材料强度提高,塑性降低,则放射区比例增大,试样尺寸加大,放射区增大明显而纤维区变化不大试述韧性断裂与脆性断裂的区别,为什么脆断更危险?金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态,两者是相对的并可以相互转化,在一定条件下,金属材料为脆性还是韧性取决于裂纹扩展过程,如果裂纹扩展时,其前沿地区能产生显著塑性变形或受某种障碍所阻,使断裂判据中表面能最大,则裂纹扩展便会停止下来,材料遂显示为韧性,反之。
若在裂纹扩展中始终能满足脆性断裂判据的要求,则材料便显示为脆性。
第四章金属的断裂韧度2说明下列断裂韧度指标的意义及相互关系KI C和KIKI C为平面应变下的断裂韧度,表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
KI 为平面应力断裂韧度,表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
KI C和KI都是I型裂纹的材料断裂韧度指标,但KI 值与试样厚度有关。
当试样厚度增加,使裂纹尖端达到平面应变状态时,断裂韧度趋于一稳定的最低值,即为KI C。
它与试样厚度无关,而是真正的材料常数。
6、试述K判据的意义及用途KI≥KI C Yδ√a≥KI C裂纹体在受力时,只要满足上述条件,就会发生脆性断裂,反之,即使存在裂纹,若KI<KI C 或Yδ√a<KI C 也不会断裂,这种情况成为破损安全。
K判据将材料断裂韧度同机件的工作应力及裂纹尺寸的关系定量的联系起来了,因此可以直接用于设计计算,如用以估算裂纹体的最大承载能力的δ,语序裂纹尺寸a。
以及用于正确选择机件材料,优化工艺等。
第五章2.解释下列疲劳性能指标的意义2)疲劳缺口敏感度qf=(kf-1)/(kt-1) kf—理论应力集中系数,kt—疲劳缺口系数3.试叙述金属疲劳断裂的特点(1)疲劳是低应力循环延时断裂,即具有寿命的断裂(2).疲劳是脆性断裂。
(3)疲劳对缺陷(缺口,裂纹及组织缺陷)十分敏感(4)疲劳断裂也是裂纹萌生与扩展的过程。
7.试述疲劳裂纹的形成机理及阻止疲劳裂纹萌生的一般方法形成机理:疲劳微观裂纹都是有不均匀的局部滑移和显微开裂引起的。
主要方式有表面滑移带开裂,第二相,夹杂物或其界面开裂,晶界或亚晶界开裂等。
措施(1)提高材料的滑移抗力(采用固溶强化,细晶强化)(2)降低第二相或夹杂物的脆性(3)凡使晶界强化,净化和细化晶粒的因素,均能抑制晶界裂纹形成,提高疲劳强度。
金属材料的失效形式:变形、断裂(含疲劳断裂)、磨损、腐蚀,以及加工失误第一章:金属在单向静拉伸载荷下的力学性能单向应力、静拉伸§1-1 应力应变曲线应力应变曲线的几个阶段:弹性变形、均匀塑变(弹塑性变形)、集中塑变(缩颈)、断裂§1-2 弹性变形弹性变形的力学性能指标材料的弹性模量又称为刚度,但与工程构件的刚度不同, 工程上:构件刚度= 材料刚度E×构件截面积弹性模量是组织不敏感因素指标,仅与原子间作用力有关四、弹性比功:应力-应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功表征材料吸收弹性变形能的能力,可作储能减震材料的力学指标。
因弹性模量E是对组织不敏感的常数指标,故需提高材料的弹性极限σe才能提高弹性比功Ae五、弹性不完整性:1)包申格效应:先加载致少量塑变,卸载,然后在再次加载时,出现σe(残余伸长应力)升高或降低的现象。
一般认为与位错运动受阻有关。
2)弹性后效----滞弹性、弹性蠕变指加卸载速度相对较快时,应变落后于应力的现象。
弹性后效可有两种表现:①快速加载后保持应力不变,应变滞后并逐渐增加②快速加载后保持应变不变,应力逐渐松驰§1-3 塑性变形一、塑性变形的定义和机理:1)定义:指撤去外力后仍不能回复的变形部份2)机理:滑移孪生高温蠕变晶界滑移(动)二、塑性变形的两个阶段:均匀变形阶段:材料抗力的增加跟得上应变的增加,也称为形变强化阶段集中变形阶段:材料抗力的增加跟不上应变的增加,也称为颈缩阶段三、屈服现象:泛指:金属材料开始发生明显塑性变形四、四大强化机理:形变、固溶、细化晶粒(组织)、弥散强化。
九、颈缩现象及判据:当材料的加工硬化率等于该处的真应力S时,材料发生颈缩。
§1-4金属的断裂一、分类:1、按断裂时的塑性变形量:1、脆性及韧性:塑性变形量是否达到5%2、按裂纹扩展途径:穿晶或沿晶:裂纹扩展途径是否沿晶界进行;3、按断裂机理:解理断裂及微孔聚集型断裂、纯剪切断裂。
韧性断裂:断裂前有明显塑性变形,断口呈纤维状,呈暗灰色,危害相对较轻。
脆断断裂:断裂前无明显塑性变形,断口平整光亮,有放射状花样,危害相对较重。
穿晶断裂:裂纹穿过晶内的断裂沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展的断裂二、断口的宏观特征1.光滑圆柱形试样的静拉伸断口:分三区:纤维区、放射区、剪切唇区;2.板状试样:也分为三区,只是其放射区的花纹为人字纹,裂纹源区为椭圆形纤维状花样。
3.沿晶断口:断口显现冰糖状晶体特征,有闪烁状光泽;为极脆的脆性断裂断口。
一般认为与第二类回火脆有关。
三、解理断裂:1、定义:金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,沿解理平面快速分离的穿晶断裂。
3、宏观形貌:严格地沿一定平面(解理面)分离,断口即为这些多个小解理平面的组合,为脆性断裂,与大理石断裂时的机理相似,故叫解理断裂;4、微观形貌:————解理台阶:河流花样,舌状花样四、微孔聚集断裂:——塑性断裂1、机理:成核→长大→聚合→断裂由晶内的微孔长大聚合所致,又叫韧窝断裂3、微观形貌:断口表现为韧窝五、断裂强度1、理想断裂强度:σm = (Eγs)1/2σm>>σsαo1/2αo: 晶格常数或原子间距E:弹性模量γs:表面能2.格理菲斯理论:1) 前提:①脆性材料;②材料内部有微裂纹存在2) 格理菲斯公式:格理菲斯公式只适用于如玻璃、超高强度钢等脆性材料,对于大多数材料尤其是金属,裂纹尖端会产生较大的塑性变形,会消耗大量的塑性功,远大于材料的表面能,此时需对之进行修正:3) 格理菲斯—奥罗万—欧文公式:奥罗万与欧文认为:格理菲斯公式中的表面能2γs项此时应由(2γs+γp)构成:即:σc [E(γs + γp)]1/2(πα)1/2γp为形成单位面积裂纹表面所需消耗的塑性功,(γs+γp)称为有效表面能第三章金属缺口试样的力学性能§3-1缺口效应一、缺口及缺口效应:缺口:一般指试样或工件的截面急剧变化处;缺口效应:在缺口处由于缺口的存在,影响了应力的分布状态,使之:①应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力);②产生应力集中;促发裂纹的生成与扩展,不利于材料的塑变(位错运动),使材料在该处处于脆性状态(即使该材料为塑性材料),易于发生脆性断裂;此应力分布状态的改变,即缺口效应。