关于材料性能总结
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材料力学性能-考前复习总结(前三章)金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下(环境)变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。
材料的安全性指标:韧脆转变温度Tk;延伸率;断面收缩率;冲击功Ak;缺口敏感性NSR材料常规力学性能的五大指标:屈服强度;抗拉强度;延伸率;断面收缩率;冲击功Ak;硬度;断裂韧性第一章单向静拉伸力学性能应力和应变:条件应力条件应变 =真应力真应变应力应变状态:可在受力机件任一点选一六面体,有九组应力,其中六个独立分量。
其中必有一主平面,切应力为零,只有主应力,且,满足胡克定律。
应力软性系数:最大切应力与最大正应力的相对大小。
1 弹变1)弹性比功: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。
ae=1/2σeεe=σe2/2E。
取决于E和弹性极限,弹簧用于减震和储能驱动,应有较高的弹性比功和良好弹性。
需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。
2)弹性不完整性:纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关,而与加载方向及加载时间无关,但对实际金属而言,与这些因素均有关系。
①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。
与材料成分、组织及试验条件有关,组织约不均匀,温度升高,切应力越大,滞弹性越明显。
金属中点缺陷的移动,长时间回火消除。
弹性滞后环:由于实际金属有滞弹性,因此在弹性区内单向快速加载、卸载时,加载线与卸载线不重合,形成一封闭回路。
吸收变形功循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力(塑性区加载,塑性滞后环),也叫内耗(弹性区加载),或消震性。
②包申格效应:定义: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。
(反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了)解释:与位错运动所受阻力有关,在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲,密度增大,形成位错缠结或胞状组织,相对稳定。
金属物理性能检验工作总结
金属是工业生产中常见的材料,其物理性能的稳定与优良对于产品质量和使用
寿命具有重要意义。
因此,金属物理性能检验工作显得尤为重要。
在过去的一段时间里,我们进行了大量的金属物理性能检验工作,现在我将对这些工作进行总结和分享。
首先,我们对金属材料的力学性能进行了全面的检验。
力学性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
通过拉伸试验、硬度测试等手段,我们对金属材料的力学性能进行了准确的测量和评估,为产品设计和生产提供了可靠的数据支持。
其次,我们对金属材料的热学性能进行了详细的检验。
热学性能包括热膨胀系数、热传导率等指标。
通过热膨胀实验、热传导测试等手段,我们对金属材料的热学性能进行了全面的评估,为金属材料在高温环境下的应用提供了重要参考依据。
另外,我们还对金属材料的电学性能进行了系统的检验。
电学性能包括电导率、介电常数等指标。
通过电导率测试、介电常数测量等手段,我们对金属材料的电学性能进行了全面的评估,为金属材料在电子器件和电气设备中的应用提供了重要的技术支持。
总的来说,金属物理性能检验工作是一项细致、严谨的工作。
通过我们的努力,我们为金属材料的设计、生产和应用提供了可靠的数据支持,为推动金属材料产业的发展做出了重要贡献。
我们将继续努力,不断提高金属物理性能检验工作的水平,为金属材料的发展和应用做出更大的贡献。
2024年材料力学性能总结材料科学与工程是一个不断发展的领域,随着科技的进步和经济的发展,新材料的研发和应用越来越受到关注。
在2024年,材料力学性能方面取得了一系列的突破和进展。
以下是对2024年材料力学性能的总结。
一、新材料的涌现在2024年,新材料的研发持续推进,涌现了一批具有优异力学性能的新材料。
其中包括高性能金属材料、高强度复合材料、高韧性陶瓷材料等。
这些新材料的力学性能远超传统材料,具有更高的强度、硬度、韧性、耐磨性等特点,为各行各业提供了更多的选择和可能。
二、金属材料的强度与塑性提升在金属材料领域,研究人员通过优化合金配方和热处理工艺,成功提升了金属材料的强度和塑性。
新型高强度钢材广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天等领域,有效提高了产品的安全性和使用寿命。
同时,新型金属材料的塑性也得到了极大改善,使其更容易成形和加工,满足不同行业对材料的需求。
三、复合材料的应用扩展复合材料在2024年得到了进一步的应用扩展。
高强度复合材料被广泛应用于航空、航天、船舶等领域,可以减轻结构重量,提高载荷能力,提升产品性能。
新型的纳米复合材料在电子、光电、能源等领域也得到了广泛应用,具有优异的电、磁、光等特性,为新一代电子产品和能源装置的研发提供了重要支持。
四、陶瓷材料的韧性提升传统陶瓷材料脆性大,容易破裂,限制了其在工程应用中的广泛使用。
在2024年,陶瓷材料的韧性得到了重大突破。
通过引入纤维增强、晶体设计等手段,成功提升了陶瓷材料的韧性。
新型韧性陶瓷材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用,具有较高的强度和韧性,能够承受更大的载荷和冲击,提高了产品的安全性和可靠性。
五、仿生材料的发展仿生材料是以自然界生物体结构和性能为蓝本设计的新型材料。
在2024年,仿生材料得到了更多的关注和研究。
通过模仿昆虫翅膀、植物叶片等自然结构,研究人员开发出了一系列具有优异力学性能的仿生材料。
这些材料具有轻量化、高强度、高韧性的特点,适用于飞行器、船舶、建筑等领域。
材料力学性能:材料在各种外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
屈服现象:外力不增加,试样仍然继续伸长,或外力增加到一定数值时突然下降,随后在外力不增加或上下波动情况下,试样继续伸长变形。
屈服过程:在上屈服点,吕德斯带形成;在下屈服点,吕德斯带扩展;当吕德斯带扫过整个试样时,屈服伸长结束。
屈服变形机制:位错运动与增殖的结果。
屈服强度:开始产生塑性变形的最小应力。
屈服判据:屈雷斯加最大切应力理论:在复杂应力状态下,当最大切应力达到或超过相同金属材料的拉伸屈服强度时产生屈服。
米赛斯畸变能判据:在复杂应力状态下,当比畸变能等于或超过相同金属材料在单向拉伸屈服时的比畸变能时,将产生屈服。
消除办法:加入少量能夺取固溶体合金中溶质原子的物质,使之形成稳定化合物的元素;通过预变形,使柯氏气团被破坏。
影响因素:1.内因:a)金属本性及晶格类型:金属本性及晶格类型不同,位错运动所受的阻力不同。
b)晶粒大小和亚结构:减小晶粒尺寸将使屈服强度提高。
c)溶质元素:固溶强化。
d)第二相2.外因:温度(-);应变速率(+);应力状态。
第二相强化(沉淀强化+弥散强化):通过第二相阻碍位错运动实现的强化。
强化效果:在第二相体积比相同的情况下,第二相质点尺寸越小,强度越高,强化效果越好;在第二相体积比相同的情况下,长形质点的强化效果比球形质点的强化效果好;第二相数量越多,强化效果越好。
细晶强化:通过减小晶粒尺寸增加位错运动障碍的数目(阻力大),减小晶粒内位错塞积群的长度(应力小),从而使屈服强度提高的方法。
同时提高塑性及韧性的机理:晶粒越细,变形分散在更多的晶粒内进行,变形较均匀,且每个晶粒中塞积的位错少,因应力集中引起的开裂机会较少,有可能在断裂之前承受较大的变形量,即表现出较高的塑性。
细晶粒金属中,裂纹不易萌生(应力集中少),也不易传播(晶界曲折多),因而在断裂过程中吸收了更多能量,表现出较高的韧性。
固溶强化:在纯金属中加入溶质原子形成固溶合金,将显著提高屈服强度。
一章1、原子间的键合类型有几种?(P1)金属键、离子键、共价键、分子键和氢键2、什么是微观粒子的波粒二象性?(P1)光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性,这种现象叫做波粒二象性。
3、什么是色散关系?什么是声子?声子的性质?(P20、P25)将频率和波矢的关系叫做色散关系。
声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。
性质:(1)声子的粒子性:声子和光子相似,光子是电磁波的能量量子,电磁波可以认为是光子流,光子携带电磁波的能量和动量。
(2)声子的准粒子性:准粒子性的具体表现:声子的动量不确定,波矢改变一个周期或倍数,代表同一振动状态,所以不是真正的动量。
4、声子概念的意义?(P25)(1)可以将格波雨物质的相互作用过程理解为,声子和物质的碰撞过程,使问题大大简化,得出的结论也正确。
(2)利用声子的性质可以确定晶格振动谱。
5、简述高聚物分子运动的特点。
(P29)(1)运动单元的多重性(2)分子运动时间的依赖性(3)分子运动的温度依赖性6、影响高聚物玻璃化温度的因素(P33)(1)分子链结构的影响(2)分子量的影响(3)增塑剂的影响(4)外界条件的影响7、影响高聚物流动温度的因素(P39)(1) 分子量(2)分子间作用力(3)外力8、线性非晶高聚物的力学状态?(P29)二章1、材料的热学性能的内容。
(P41)材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等。
2、什么是热容?(P42)什么是杜隆-柏替定律和奈曼-柯普定律(P43)热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。
杜隆-珀替定律:恒压下元素的原子热容为25J/(k·mol);奈曼-柯普定律:化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
3、试述线膨胀系数与体膨胀系数的关系。
(P50)4、请分析热膨胀与其他性能的关系。
(P49)5、影响材料热膨胀系数的因素。
(P50)(1)化学组成、相和结构的影响(2)化学键的影响(3)相变的影响6、简述影响热导率的因素。
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。
一、前言随着我国建筑业的快速发展,建筑原材料的质量直接关系到建筑物的安全和使用寿命。
为了确保工程质量,我们开展了建筑原材料试验,通过对原材料进行一系列的检测和测试,以验证其性能和适用性。
以下是我对本次建筑原材料试验的总结。
二、试验内容1. 水泥试验本次试验对水泥进行了抗压强度、抗折强度、安定性、细度等指标的检测。
通过对比不同品牌、不同等级的水泥性能,我们了解到不同品牌的水泥在性能上存在一定差异,但均符合国家标准要求。
2. 砂子试验试验对砂子的细度模数、含泥量、泥块含量等指标进行了检测。
结果表明,所选用的砂子细度适中,含泥量低,符合工程要求。
3. 石子试验石子试验主要检测其粒径、含泥量、泥块含量等指标。
试验结果显示,石子的粒径分布合理,含泥量低,满足工程需求。
4. 钢筋试验钢筋试验包括屈服强度、抗拉强度、伸长率等指标的检测。
通过对不同直径、不同牌号的钢筋进行试验,我们了解到钢筋的力学性能良好,满足工程要求。
5. 混凝土试验混凝土试验主要包括坍落度、立方体抗压强度、抗折强度等指标的检测。
试验结果表明,混凝土配合比合理,强度满足设计要求。
三、试验结果分析1. 水泥性能分析通过对比不同品牌的水泥性能,我们发现,在保证水泥质量的前提下,选择性价比高的水泥有利于降低工程成本。
2. 砂子性能分析砂子作为混凝土的主要组成部分,其性能对混凝土质量有较大影响。
本次试验结果表明,所选用的砂子质量较好,有利于提高混凝土强度。
3. 石子性能分析石子的粒径、含泥量等指标对混凝土的耐久性有较大影响。
本次试验结果表明,所选用的石子质量较好,有利于提高混凝土的耐久性。
4. 钢筋性能分析钢筋的力学性能直接影响建筑物的安全性能。
本次试验结果表明,所选用的钢筋质量较好,满足工程要求。
5. 混凝土性能分析混凝土的坍落度、强度等指标对工程质量和施工效果有较大影响。
本次试验结果表明,混凝土配合比合理,满足设计要求。
四、总结通过本次建筑原材料试验,我们掌握了各种原材料的性能和适用性,为工程质量和施工效果提供了有力保障。
关于材料性能总结材料性能是指材料在使用过程中所表现出的各种性质和特点,包括力学性能、物理性能、化学性能、热学性能等多个方面。
了解材料性能,可以帮助人们更好的选择和应用材料,提高制造品质和使用寿命。
本文将总结一些常见的材料性能。
1.力学性能材料的力学性能是指材料在受到力的作用下发生形变、破坏或者塑性变形的能力。
力学性能包括抗拉强度、屈服强度、硬度、韧性、疲劳强度等。
抗拉强度和屈服强度是弹性或塑性形变下的应力,是评价材料抵抗拉伸作用的指标。
硬度是材料抵抗刮擦和压痕的能力。
韧性是材料在受到外力作用下,抵抗断裂破坏的能力。
疲劳强度是材料在反复载荷作用下的耐用性能。
2.物理性能物理性能是指材料表现出的磁性、电性、超导性、光学性能等。
其中,磁性是指材料具有磁感应强度、磁化强度等性能特点。
电性是指材料具有各种导电性和介电性。
超导性是指某些材料在一定的温度和磁场下,可以抑制电阻的产生。
光学性能是指材料在入射光线作用下,出现的折射、透射、反射、发射等特性。
3.化学性能化学性能主要涉及材料在各种化学环境中的耐腐蚀性能,包括物理腐蚀和化学腐蚀两种类型。
物理腐蚀多是由于机械力的磨损、挤压等引起的;化学腐蚀则是由于化学反应作用而导致的。
不同的材料在不同的化学环境中表现出不同的化学反应能力。
4.热学性能材料的热学性能包括导热性、膨胀性、热膨胀系数等。
导热性是指材料具有传导温度的能力。
膨胀性是指材料在受热时、体积会发生变化的特性。
热膨胀系数是指材料受温度变化时,长度、体积发生变化的系数。
总之,材料的性能是很多方面的,不同类型的材料表现出不同的性能特点。
故在应用材料时,需要根据实际情况来选择材料,以此来满足制造要求。
针对材料的性能特点进行合理选材,可有效提高制造成本和品质、使用寿命。
第二章材料的性能1、布氏硬度布氏硬度的优点:测量误差小,数据稳定.缺点:压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度(硬度少于450HB)。
2、洛氏硬度HRA用于测量高硬度材料,如硬质合金、表淬层和渗碳层。
HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等.HRC用于测量中等硬度材料,如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点:操作简便,压痕小,适用范围广.缺点:测量结果分散度大。
3、维氏硬度维氏硬度所用载荷小,压痕浅,适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度,载荷可调范围大,对软硬材料都适用。
4、耐磨性是材料抵抗磨损的性能,用磨损量来表示.分类有黏着磨损(咬合磨损)、磨粒磨损、腐蚀磨损。
5、接触疲劳:(滚动轴承、齿轮)经接触压应力的反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象.6、蠕变:恒温、恒应力下,随着时间的延长,材料发生缓慢塑变的现象。
7、应力强度因子:描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。
第三章金属的结构与结晶1、晶体中原子(分子或离子)在空间的规则排列的方式为晶体结构.为便于描述晶体结构,把每个原子抽象成一个点,把这些点用假想直线连接起来,构成空间格架,称为晶格。
晶格中每个点称为结点,由一系列原子所组成的平面成为晶面。
由任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。
组成晶格的最小几何组成单元称为晶胞。
晶胞的棱边长度、棱边夹角称为晶格常数.①体心立方晶格晶格常数用边长a表示,原子半径为√3a/4,每个晶胞包含的原子数为1/8×8+1=2(个)。
属于体心立方晶格的金属有铁、钼、铬等。
②面心立方晶格原子半径为√2a/4,每个面心立方晶胞中包含原子数为1/8×8+1/2×6=4(个)典型金属(金、银、铝、铜等)。
③密排六方晶格每个面心立方晶胞中包含原子数为为12×1/6+2*1/2+3=6(个)。
典型金属锌等.2、各向异性:晶体中不同晶向上的原子排列紧密程度及不同晶面间距是不同的,所以不同方向上原子结合力也不同,晶体在不同方向上的物理、化学、力学间的性能也有一定的差异,此特性称为各向异性。
第1章绪论金属材料的基本特性:①结合键为金属键,常规方法生产的金属为晶体结构②金属在常温下一般为固体,熔点较高③具有金属光泽④纯金属范性大,展性、延性也大⑤强度较高⑥自由电子的存在,金属的导热和导电性好⑦多数金属在空气中易被氧化高分子材料的基本特性:①结合键主要为共价键和范德华键②分子量大,无明显熔点,有玻璃化转变温度、粘流温度;并有热塑性和热固性两类③力学状态有玻璃态、高弹态和粘流态,强度较高④质量轻⑤良好的绝缘性⑥优越的化学稳定性⑦成型方法较多⑦有长的分子链无机非金属材料(以陶瓷为例)的基本特性:①结合键主要是离子键、共价键以及它们的的混合键②硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感③熔点较高,具有优良的耐高温、抗氧化性能④自由电子数目少、导热性和导电性较小⑤耐化学腐蚀性好⑥耐磨损⑦成型方式为粉末制坯、烧结成型材料科学与工程四要素:材料科学与工程的定义(国际公认)是:研究有关材料成份/结构、制备/合成、性能/组织和使用效能及其关系的科学技术与生产。
第2章材料结构简述结合键的类型与材料的物理性能和力学性能的关系: 1.物理性能:①熔点:熔点的高低代表了材料稳定性的程度。
熔点与键能值有较好的对应关系。
共价键、离子键化合物的熔点较高,其中纯共价键的金刚石具有最高的熔点,金属的熔点相对较低,这是陶瓷材料比金属具有更高热稳定性的根本原因。
金属中过渡族金属有较高的熔点,特别是难熔金属W、Mo、Ta等熔点更高,这可能起因于内壳层电子未充满,使结合键中有一定比例的共价键混合所致。
具有分子间力结合的材料,它们的熔点一定偏低,如聚合物等。
②材料的密度与结合键类型有关:大多数金属有高的密度:金属元素有较高的相对原子量;金属键的结合方式没有方向性,总是趋于密集排列。
陶瓷材料的密度较低:原子排列不可能致密,共价结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制,离子结合则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多。
聚合物密度最低:次价键结合,分子链堆垛不紧密,并且组成原子(C、H、O等)质量较小③材料的导电性和导热性与结合键类型有关:金属键使金属材料具有良好的导电性和导热性,而由非金属键结合的陶瓷物或聚合物则在固态下不导电,它们可以作为绝缘体或绝热体在工程上应用。
2.力学性能:①结合键能与弹性模量E:弹性模量意义:即E相当于发生单位弹性变形所需的应力。
结合键能与弹性模量两者间有很好的对应关系。
金刚石具有最高的弹性模量值,E=1000GPa。
其他一些工程陶瓷如碳化物、氧化物、氯化物等结合键能也较高,弹性模量为250一600GPa。
常用金属材料的弹性模量约为70一350GPa。
聚合物由于二次键的作用,弹性模量仅为0.7—3.5GPa②结合键能与强度:一般来说,结合键能高的,强度也高一些。
然而强度在很大程度上还取决于材料的其他结构因素,如材料的组织,因此强度与键能之间的对应关系不如弹性模量明显。
③结合键能与塑性:金属键赋予材料良好的塑性,而离子键、共价键结合,使塑性变形困难,所以陶瓷材料的塑性很差。
但是高分子材料由于次价键结合,表现良好的塑性。
我们在研究影响材料性能的各种因素时,不能忽视的是:尽管一种材料的基本性质取决于它的原子或分子结构,但其本体性质则是由原子或分子的排列状态所控制的。
如果把物质的成分看作是砖的话,那么决定一座房子的最终性能和特征的是用怎样的方式把砖垒起来。
所以,研究聚集态结构特征、形成条件及其对制品性能的影响是控制产品质量和设计材料的重要基础。
高分子材料中不同范德华力的作用:范德华键包括:静电力、诱导力和色散力,属于物理键,系次价键,不如化学键强大,但能很大程度改变材料性质。
静电力发生在具有永久偶极的分子之间,键合强度大约是共价键的1/50到1/200。
永久偶极是由于共价键所结合的原子具有不同的电负性引起的,电负性表示的是原子核吸引价电子的强度大小。
原子核的质子数目越多,被填充的电子壳层离核越近,原子核的电负性就越大。
随着温度的升高,大分子的热运动增加会使偶极作用降低。
在偶极矩相等且偶极对称排列的情况下其偶极可相互抵消,如聚四氟乙烯。
具有偶极-偶极结合力的聚合物可以溶解在许多极性液体中。
诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力,例如带负电荷的永久偶极排斥另一个分子中呈电中性原子的电子,因此在另一个分子上诱导产生一个偶极,这个诱导偶极又导致一个偶极-偶极键的强度增加。
诱导力强度是永久偶极强度的1/10,但与温度无关。
色散力是电子运动引起电子云变形而产生瞬时偶极之间的相互作用力,占所有分子间作用力的80%-90%.由色散力产生的强度是主价键或共价键的1/500到1/1000,与温度有关。
非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。
第3章高分子材料简介温度/时间依赖性:①所谓粘弹性,是指具有类似于粘性液体和纯弹性固体两者的性质,粘性液体具有作用力与变形速率成比例的性质,纯弹性固体具有作用力和变形成比例的性质。
对粘性系统所作的功是完全转化成热能而消耗掉的;与之相反,对弹性系统作功,所有的功以势能形式贮存起来。
高分子材料具有这样的两重性,以致它的力学性能是非常复杂而又有趣的。
高分子材料对温度和时间强烈的依赖关系是由于高分子具有粘弹性的结果。
粘弹性是与“时间”相关的概念!②实际上,多数物质对外力作用的响应表现为弹性和粘性双重特性。
对于高分子材料,这种粘弹特性特别突出。
时间也能改变塑料和橡胶。
同在室温下,处于玻璃态的塑料若在几百年的时间尺度上可以看成象橡胶一般易于变形。
虽然塑料的历史还没这么久,我们无法用实验证明这一点,但欧洲有几百年历史的教堂上的窗玻璃能观察到上薄下厚的变化。
另一方面橡胶在极短时间内观察则成为塑料,例如飞机上的橡胶轮胎在高速下遇到外来物体的撞击会像玻璃一样碎掉,原因就是如此。
密度和支链化程的区别:对同一种高分子材料,密度大小表示支化的程度,支链化程度越小,密度越大,材料硬度强度越好,而韧性降低。
对于高分子材料来说,密度大小表示高分子链之间接近的程度,或者说密堆的程度。
第4章静载载荷作用下的力学性能应变(strain):当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时,其几何形状和尺寸会发生变化,这种变化称为应变或形变。
应力( stress):材料发生宏观变形时,其内部分子及原子间发生相对位移,产生分子及原子间对抗外力的附加内力,达到平衡时,附加内力与外力大小相等,定义单位面积上的附加内力为应力。
平衡时,其值与单位面积上所受的外力相等。
模量(modulus):对于理想的弹性固体,应力与应变的关系服从虎克定律,即应力与应变成正比,比例常数称为弹性模量,简称模量。
弹性模量的单位与应力的单位相同。
拉伸应变:材料在拉伸作用下产生的形变称为拉伸应变,也称相对伸长率。
拉伸应力:这种拉伸应变和拉伸应力的定义在工程上被广泛运用,称为工程应变和工程应力或习用应变和习用应力。
真应力:用真实的瞬时截面积A代替A0除其相应的拉伸力F得到的应力。
真应变:因试样长度在不断变化,某一瞬时拉伸试样的长为l ,载荷增量dF ,伸长d l ,则该瞬时应变率为d l / l ,则试样自l 0伸长至l 后,总应变率为真应变,记为εt 真应变与工程应变之间的关系(若假设拉伸过程中体积不变):若拉伸变形是等体积变化,则真应力总是大于工程应力,真应变总是小于工程应变。
弹性:是指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。
拉伸强度 Tensile strength :在规定的实验温度、湿度和实验速度下,在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷直至断裂前试样承受的最大载荷P 与试样横截面的比值。
屈服强度(yield strength ):又称为屈服极限 ,是材料屈服的临界应力值,定义为材料开始产生宏观塑性变形时的应力。
对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值); 如果材料的应力-应变曲线不能明确表示屈服应力而且试样在较高的应变值发生断裂时,x%补偿屈服应力可作为材料的一个特征值来使用。
x%补偿屈服应力σx%:应力-应变曲线偏离线性响应至应变的x%时的应力,即从应变轴x %处作斜率为E 的直线。
或者说是与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值时的应力, 通常为0.2%的永久形变.有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度。
应变硬化: 继续拉伸时,由于分子链取向排列,使硬度提高,从而需要更大的力才能形变。
比弹性模量E/ρ:材料的弹性模量与其单位体积质量(密度)的比值,也称为比模量或比刚度,单位为m 或cm 。
强迫高弹形变:玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动,高分子链的伸展提供了材料大的形变。
这种运动本质上与橡胶的高弹形变一样,只不过是在外力作用下发生的,是链段的运动。
为了与普通的高弹形变相区别,通常称为强迫高弹形变。
压缩模量:物体在受单向或单轴压缩时应力与应变的比值。
实验上可由应力-应变曲线起始段的斜率确定。
径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。
压缩强度:在压缩试验中,试样直至破裂(脆性材料)或产生屈服(非脆性材料)时所承受的最大压缩应力。
压缩强度以试验过程中最大破坏力除以受压面积表示(在温度和其它条件不变时)。
计算时采用的面积是试样的原始横截面积。
弯曲强度:弯曲强度是在规定实验条件下对标准试样施加静弯曲力矩,直到试样断裂为止。
剪切强度:是指材料在断裂前能够承受的最大剪应力。
τ f =0.5t高分子材料的强度可以按以下顺序排列:剪切强度<拉伸强度<压缩强度 <弯曲强度硬度值的含义:硬度值的物理意义随试验方法的不同,其含义不同。
一般可以认为,硬度是指材料表面上不大的体积内抵抗变形或破裂的能力。
从这个意义来讲,硬度的大小与材料的拉伸强度和弹性模量有关,而硬度实验又不破坏材料且方法简单。
HB 代表的是布氏硬度值,HV 表示维氏硬度,HK 表示努氏硬度,KS 表示肖氏硬度弹性模量和弹性的区别:弹性模量表征材料抵抗变形能力,模量越大,愈不容易变形,表示材料刚度越大。
三大高)1ln(ln 0εε+==l l t )1(000εσσσ+====L L A A A F A F t分子材料在模量上有很大区别,橡胶的模量较低,纤维的模量较高,塑料居中。
弹性是指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。
拉伸曲线每个阶段的含义:(1)OA 段,应力-应变呈直线关系变化,为符合虎克定律的弹性形变区,直线斜率相当于材料弹性模量。
(2)屈服应力:越过A 点,应力-应变曲线偏离直线,说明材料开始发生塑性形变,极大值Y 点称材料的屈服点,其对应的应力、应变分别称屈服应力(或屈服强度) 和屈服应变 。