2022年材料力學(xué)性能總結(jié)

1、第PAGE13頁共NUMPAGES13頁2022年材料力學(xué)性能總結(jié)第一章二節(jié).彈變1。彈性變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。2.彈性模量：表征材料對彈性變形的抗力3.彈性性能與特征是原子間結(jié)合力的宏觀體現(xiàn)，本質(zhì)上決定于晶體的電子結(jié)構(gòu)，而不依賴于顯微_，因此，彈性模量是對_不敏感的性能指標(biāo)。4.比例極限p。應(yīng)力與應(yīng)變成直線關(guān)系的最大應(yīng)力。5.彈性極限e。由彈性變形過渡到彈性塑性變形的應(yīng)力。6.彈性比功。表示單位體積金屬材料吸收彈性變形功的能力，又稱彈性比應(yīng)變能。7.力學(xué)性能指標(biāo)。反映材料某些力學(xué)行為發(fā)生

2、能力或抗力的大小。8.彈性變形特點(diǎn)：應(yīng)力與應(yīng)變成比例，產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀9.滯彈性。在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間延長產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象，稱為滯彈性。10.循環(huán)韌性。指在塑性區(qū)加載時材料吸收不可逆變形功的能力。11.循環(huán)韌性應(yīng)用。減振、消振元件。_包申格效應(yīng)。金屬材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加；反向加載規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象，稱為包申格效應(yīng)。_包申格應(yīng)變。指在給定應(yīng)力下，正向加載與反向加載兩應(yīng)力應(yīng)變曲線之間的應(yīng)變差。14.消除包申格效應(yīng)：預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形。在第二次反向受力前先使金屬材料于回復(fù)

3、或再結(jié)晶溫度下退火。三節(jié)：塑性晶粒小可以產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化。都會使強(qiáng)度增加。3.溶質(zhì)原子：溶質(zhì)元素溶入金屬晶格形成固溶體，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化應(yīng)變速率越高強(qiáng)度越高。3.細(xì)晶強(qiáng)化。晶界是位錯運(yùn)動的阻礙，晶粒小相界多。減少晶粒尺寸會減少晶粒內(nèi)部位錯塞積的數(shù)量，減少位錯塞積群的長度，降低塞積點(diǎn)處的應(yīng)力，相鄰晶粒中位錯源開動所需的外加切應(yīng)力提高，屈服強(qiáng)度增加。4.固溶強(qiáng)化。在純金屬中加入溶質(zhì)原子形成固溶合金，將顯著提高屈服強(qiáng)度，此即為固溶強(qiáng)化。溶質(zhì)原子與基體原子尺寸差別越大，引起的彈性畸變越大，溶質(zhì)原子濃度越高，引起的彈性畸變越大，對位錯的阻礙作用越強(qiáng)，固溶強(qiáng)化作用越大。5.影響粒狀第二相強(qiáng)化效果的因素。當(dāng)粒子體積

4、分?jǐn)?shù)f一定時，粒子尺寸r越小、位錯運(yùn)動障礙越多，位錯的自由行程越小，強(qiáng)比效果越顯著。當(dāng)粒子尺寸一定時，體積分?jǐn)?shù)f越大，強(qiáng)化效果亦越好。網(wǎng)狀分布時，位錯堆積，應(yīng)力不可以松弛，脆性增加.片狀球狀6.珠光體對第二相的影響。1)片狀珠光體，位錯的移動被限制在滲碳體片層之間。所以滲碳體片層間距越小，珠光體越細(xì)，其強(qiáng)度越高。2)粒狀珠光體，位錯錢與第二相球狀粒子交會的機(jī)會減少，即位錯運(yùn)動受阻的機(jī)會減少，故強(qiáng)度降低，塑性提高。3)滲碳體以連續(xù)網(wǎng)狀分布于鐵素體晶界上時，使晶粒的變形受阻于相界，導(dǎo)致很大的應(yīng)力集中，因此強(qiáng)度反而下降，塑性明顯降低。7.應(yīng)變硬化：應(yīng)變硬化是位錯增殖、運(yùn)動受阻所致8.n表示材料的應(yīng)變

5、強(qiáng)化能力或?qū)M(jìn)一步塑性變形的抗力。9.影響n的因素：1)層錯能：層錯能低，則交滑移難，加工硬化指數(shù)高。2)冷熱變形退火態(tài)n大，冷加工n小3)強(qiáng)度，強(qiáng)度高n低。10塑性的指標(biāo)：延伸率：試樣拉斷時所測得的條件延伸率主要反映了材料均勻變形的能力。斷面收縮率：斷面收縮率主要反映了材料局部變形的能力11.韌性：韌性是指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。四節(jié)：金屬的斷裂1.裂紋的基本形成過程。裂紋形成和擴(kuò)展。2.段裂類型：1)根據(jù)斷裂前金屬是否有明顯的塑性變形分：脆性斷裂_%2)從微觀上按照裂紋的走向分：穿晶斷裂沿晶斷裂3.磨損，腐蝕，斷裂是機(jī)件的三種失效形式。4.韌性斷裂宏觀斷口。斷口粗糙、呈纖

6、維狀，灰暗色。1)中、低強(qiáng)度鋼光滑圓柱試樣拉伸斷口呈杯錐狀。5.宏觀斷口三要素：1)纖維區(qū)2)放射區(qū)3)剪切唇6.塑性變形量越大則放射線越粗。溫度降低或材料強(qiáng)度增加，由于塑性降低放射線由粗變細(xì)乃至消失。7.影響斷口三要素的因素。材料脆性越大，放射區(qū)越大，纖維區(qū)越小，剪切唇越小。材料尺寸越大，放射區(qū)越大，纖維區(qū)基本不變。8.脆性斷裂宏觀斷口。脆性斷裂的斷裂面一般與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀。9.沿晶斷裂：當(dāng)晶界的強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度時，晶界無塑性變形，斷裂呈宏觀脆性產(chǎn)生冰糖狀斷口。當(dāng)晶界的強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度時，晶界有塑性變形，產(chǎn)生石狀斷口10.微孔聚集型斷裂斷口微觀特征：韌窩。11

7、.微孔聚集型斷裂的過程。塑變過程中，位錯運(yùn)動遇到第二相顆粒形成位錯環(huán)。切應(yīng)力作用下位錯環(huán)堆積.位錯環(huán)移向界面，界面沿滑移面分離形成微孔。位錯源重新開動，釋放出新位錯，不斷進(jìn)入微孔，使微孔長大。在外力的作用下產(chǎn)生縮頸(內(nèi)縮頸)而斷裂(纖維區(qū))，使微孔聚合，形成裂紋；裂紋尖端應(yīng)力集中，產(chǎn)生極窄的與徑向大致呈_度的剪切變形帶，新的微孔就在變形帶內(nèi)成核、長大和聚合，與裂紋連接時，裂紋擴(kuò)展。(大概說出)12.解理斷裂。指金屬材料在一定條件下(如低溫)，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂。13.解理面。由于與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學(xué)平面為解理面。14.解理斷裂過

8、程分為三個階段：a)塑性變形形成裂紋b)裂紋在同一晶粒內(nèi)初期長大c)裂紋越過晶界向相鄰晶粒擴(kuò)展15.解理斷裂的微觀斷口特征：1)解理臺階及河流狀花樣。2)舌狀花樣16.準(zhǔn)解理斷裂：穿晶斷裂；有小解理刻面；有臺階或撕裂棱及河流花樣。第二章一節(jié)：材料的軟性系數(shù)1.值越大，最大切應(yīng)力分量越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越“軟”，越易于產(chǎn)生塑性變形和韌性斷裂。值越小，最大正應(yīng)力分量越大，應(yīng)力狀態(tài)越“硬”，越不易產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生脆性斷裂。2.對于塑性較好的金屬材料，往往采用應(yīng)力狀態(tài)硬的三向不等拉伸的加載方法，以考查其脆性傾向。二節(jié)：壓縮1.力學(xué)性能指標(biāo)規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力pc?？箟簭?qiáng)度bc。相對壓縮率ck和相對斷

9、面擴(kuò)脹率ck2.壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)：1)單向壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)2，主要用于拉伸時呈脆性的金屬材料力學(xué)性能的測定。2)因此塑性材料很少進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。3)脆性材料的壓縮強(qiáng)度一般高于其抗拉強(qiáng)度。三節(jié)：彎曲1.性能指標(biāo)：可測定脆性或低塑性材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)有：規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力pb?？箯潖?qiáng)度bb。彎曲模量eb2.彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)：1)試樣形狀簡單、操作方便，不存在拉伸試驗(yàn)時的試樣偏斜對試驗(yàn)結(jié)果的影響，并可用試樣彎曲的撓度顯示材料的塑性。2)彎曲試樣一側(cè)受拉，一側(cè)受壓，表面應(yīng)力最大，故可較靈敏地反映材料的表面缺陷。3)對于脆性難加工的材料，可用彎曲代替拉伸四節(jié)：扭轉(zhuǎn)1.力學(xué)性能指標(biāo)。切變模量g。扭轉(zhuǎn)比

10、例極限p和扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度s?？古?qiáng)度2.扭轉(zhuǎn)特點(diǎn)。1)測定那些在拉伸時呈現(xiàn)脆性或低塑性材料的強(qiáng)度和塑性。2)能較敏感地反映出材料表面缺陷及表面硬化層的性能。3)試樣長度上的塑性變形是均勻的，不會出頸縮現(xiàn)象。4)扭轉(zhuǎn)時最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力在數(shù)值上大體相等。五節(jié)：缺口試樣靜載荷試驗(yàn)1.缺口效應(yīng)效應(yīng)1：缺口引起應(yīng)力集中，改變了缺口前方應(yīng)力狀態(tài)。由單向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)閮上蚧蛉驊?yīng)力狀態(tài)。缺口效應(yīng)2：缺口使塑性材料產(chǎn)生缺口附加強(qiáng)化，使強(qiáng)度增加，塑性降低。六節(jié)：硬度1.布氏硬度優(yōu)點(diǎn)：壓痕面積大，不受個別相及微小不均勻性影響，反映平均性能，重現(xiàn)度大。缺點(diǎn)。不同材料變d、f，測d不能直接讀數(shù)。壓痕較大，不宜在零件

11、表面上測定硬度，也不能測定薄壁件或表面硬化層硬度。2.洛氏硬度。壓痕深度來表示材料的硬度。3.洛氏硬度優(yōu)點(diǎn)：適于各種不同硬質(zhì)材料的檢驗(yàn)，不存在壓頭變形問題;硬度值可直接讀出;對試件表面造成的損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗(yàn);因加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對試驗(yàn)結(jié)果的影響。缺點(diǎn)：不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無法相互比較;由于壓痕小，所以洛氏硬度對材料_的不均勻性很敏感4.維氏硬度：測量壓痕兩對角線的長度后取平均值d。第三章金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能三節(jié)：低溫脆性1.沖擊韌性。是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。2.材料的沖擊韌度值隨溫度的降低而減小，當(dāng)溫度降低到某一溫度范圍時

12、，沖擊韌度急劇下降，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。3.低溫脆性的本質(zhì)。低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度下降急劇增加的結(jié)果。4.影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的因素：1.材料因素：a)晶體結(jié)構(gòu)的影響。低、中強(qiáng)度的bcc金屬及其合金有冷脆現(xiàn)象。高強(qiáng)度的bcc金屬，冷脆轉(zhuǎn)變不明顯。fcc金屬一般情況下可認(rèn)為無冷脆現(xiàn)象。2)化學(xué)成分：a)加入能形成間隙固溶體的元素，使沖擊韌性減小，冷脆轉(zhuǎn)變溫度提高b)-fe中加入能形成置換固溶體的元素。c)雜質(zhì)元素s、p、pb、sn、as等，會降低鋼的韌性。3)晶粒尺寸：細(xì)化晶粒能使材料的韌性增加，韌脆轉(zhuǎn)變溫度降低。4)金相_：強(qiáng)度相同時sbp片p球。2

13、.外在因素。1)缺口越尖銳，三向應(yīng)力狀態(tài)越嚴(yán)重脆性轉(zhuǎn)變溫度的升高。2)尺寸因素試樣尺寸增大，材料的韌性下降，斷口中纖維區(qū)減少，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。3)加載速度外加沖擊速度增加，使缺口處塑性變形的應(yīng)變率提高，促進(jìn)材料的脆化。5.si、cr等降低層錯能，促進(jìn)位錯擴(kuò)展，形成孿晶、交滑移困難。在-fe中加入ni和mn，能顯著地降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度并提高韌斷區(qū)的沖擊值。第四章金屬的斷裂韌度1.裂紋擴(kuò)展的基本形式：1)張開型裂紋2)滑開型裂紋3)撕開型裂紋2.在_軸上裂紋尖端的切應(yīng)力分量為零，拉應(yīng)力分量最大，裂紋最易沿_軸方向擴(kuò)展。3.應(yīng)力場強(qiáng)度因子k表示裂紋尖端應(yīng)力場的強(qiáng)弱4.這個臨界或失穩(wěn)狀態(tài)的ki值就記作

14、kic或kc稱為斷裂韌度。表征材料對宏觀裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。5.gic，也稱為斷裂韌度或平面斷裂韌度，表示材料阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時單位面積所消耗的能量6.影響斷裂韌性kic的因素：一、內(nèi)因。1)晶粒尺寸晶粒愈細(xì)，kic也愈高。2)合金化固溶使得kic降低。彌散分布的第二相數(shù)量越多，其間距越小，kic越低;第二相沿晶界網(wǎng)狀分布，晶界損傷，kic降低；球狀第二相的kic片狀3)夾雜夾雜物偏析于晶界，晶界弱化，增大沿晶斷裂的傾向性；在晶內(nèi)分布的夾雜物起缺陷源的作用，都使材料的kic值下降。4)顯微_(1)m_板條m，kic高。針狀m，kic低混合m介于二者之間(2)回火_?；鼗瘃R氏體kic低?；鼗鹚魇?/p>

15、體kic高?；鼗鹎象w介于二者之間。(3)貝氏體_上貝氏體低下貝氏體高。(4)殘余奧氏體提高kic.(貌似不能考太復(fù)雜了，想看自己看書吧)第五章金屬的疲勞一節(jié)：金屬疲勞現(xiàn)象及特點(diǎn)1.疲勞。2022年材料力學(xué)性能總結(jié)（二）金屬力學(xué)性能1、拉伸試驗(yàn)條件。光滑試樣室溫下進(jìn)行的軸向加載靜拉伸。2、屈服強(qiáng)度。許多金屬拉伸時會出現(xiàn)物理屈服現(xiàn)象，而又有許多金屬沒有物理屈服現(xiàn)象。把規(guī)定產(chǎn)生_%殘余伸長所對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度。3、抗拉強(qiáng)度：是試件拉斷以前的最高載荷除以試件原始橫斷面積，用b表示4、彈性模數(shù)的物理意義：(1)彈性模數(shù)是彈性應(yīng)變?yōu)開時的彈性應(yīng)力；(2)彈性模數(shù)實(shí)際是原子間靜電引力的表征，其數(shù)值反應(yīng)

16、了原子間結(jié)合力的大??；(3)彈性模數(shù)是彈性變形時應(yīng)力和應(yīng)變的比值，或比例常數(shù)；5、包申格效應(yīng)。試件預(yù)加載產(chǎn)生微量塑性變形，然后再同向加載e升高，反向加載時e下降，我們把這種現(xiàn)象稱作包申格效應(yīng)。6、彈性后效。當(dāng)試件沿oa加載時，呈線性。在a點(diǎn)保持負(fù)荷不變，隨時間延長變形在慢慢增加，產(chǎn)生變形ab。到b時卸曲線落到d點(diǎn)。這時可以看到變形od。od稱為正彈性后效。隨時間的延長，又從d慢慢回復(fù)到o，do為反彈性后效。我們把這種與時間有關(guān)的彈性變形稱為彈性后效。7、金屬在加載和卸載時應(yīng)力應(yīng)變曲線不重合，形成一個封閉的環(huán)，這個環(huán)叫做彈性滯后環(huán)。8、布氏硬度計(jì)。軟材料，如低碳鋼、銅合金、鋁合金、鑄鐵等。洛氏硬

17、度計(jì)。淬火，硬材料。維氏硬度計(jì)。涂層，硬度梯度變化的材料。9、金屬強(qiáng)化方法。細(xì)晶強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化，形變強(qiáng)化。10、物理屈服現(xiàn)象。在應(yīng)力應(yīng)變曲線上出現(xiàn)應(yīng)力不增加，時而有所降低，而變形仍在繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象。產(chǎn)生機(jī)制詳見p53。11、形變強(qiáng)化的意義：(1)形變強(qiáng)化可使金屬機(jī)件具有一定的抗偶然過載能力，保證機(jī)件安全(2)形變強(qiáng)化可使金屬塑變均勻進(jìn)行，保證冷變形工藝的順利實(shí)現(xiàn)(3)形變強(qiáng)化可提高金屬強(qiáng)度，和合金化、熱處理一樣，也是強(qiáng)化金屬的重要工藝手段(4)形變強(qiáng)化還可降低塑性改善低碳鋼的切削加工性能12、頸縮實(shí)際過程。塑性變形形變強(qiáng)化塑性變形不停塑性變形轉(zhuǎn)移不出去不停塑變頸縮。13、解理斷裂特

18、征。河流花樣，解理舌，穿晶斷裂。14、光滑試件微孔斷裂三個區(qū)域。纖維區(qū)，放射區(qū)，剪切唇。15、應(yīng)力場強(qiáng)度因子ki。表示在名義應(yīng)力的作用下，含裂紋體處于彈性平衡狀態(tài)時，裂紋前端附近應(yīng)力場的強(qiáng)弱。16、金屬的斷裂韌性kic是材料常數(shù)。材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的的能力可用kic來評定17、gi。裂紋擴(kuò)展單位面積由系統(tǒng)所提供的彈性能量叫做裂紋擴(kuò)展力或稱為裂紋擴(kuò)展時的能量釋放率，簡稱能量釋放率。18、格里菲斯理論優(yōu)點(diǎn)：與實(shí)測值相符，解決了實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度的巨大差異；數(shù)學(xué)形式上簡明。缺點(diǎn)：未考慮塑性變形；對于沒有初始微裂紋的材料無法解釋。19、裂紋的三種擴(kuò)展方式。張開型，滑開型，撕開型。20、冷脆：鋼在低溫

19、沖擊時其沖擊功極低，這種現(xiàn)象稱為鋼的冷脆力學(xué)本質(zhì)：溫度低于tk時，塑變強(qiáng)度高于正斷強(qiáng)度，在塑變前發(fā)生正斷。物理本質(zhì)：溫度降低時，屈服強(qiáng)度提高造成的。21、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的確定：能量準(zhǔn)則法：以ak值降至某一特定數(shù)值時的溫度作為tk。斷口形貌準(zhǔn)則法：按特定斷口形貌對應(yīng)的溫度確定tk.22、疲勞宏觀斷口分為三個區(qū)：疲勞裂紋產(chǎn)生區(qū)，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，最后斷裂區(qū)23、疲勞線為宏觀斷口，疲勞輝紋24、損傷度：設(shè)試件在循環(huán)應(yīng)力1下的疲勞壽命為nf1，若在該應(yīng)力幅下循環(huán)n_次，則損傷度為n1d1_n1/nf1.25、用非發(fā)展裂紋解釋過負(fù)荷損害界的產(chǎn)生。在疲勞極限的應(yīng)力下，雖經(jīng)過無限多次應(yīng)力循環(huán)而未斷裂，但金屬內(nèi)部

20、還是存在有宏觀尺寸的裂紋，只是這種裂紋在金屬內(nèi)部不發(fā)展，故稱為“非發(fā)展裂紋”，這種裂紋在疲勞極限應(yīng)力下有一臨界尺寸。過載荷應(yīng)力下造成的裂紋長度如果小于此臨界尺寸，則此裂紋在疲勞極限應(yīng)力下不會發(fā)展，即過載荷沒有造成損傷。如果大于臨界尺寸，則在以后的疲勞極限應(yīng)力下，此裂紋將不停的發(fā)展，以致斷裂，即過載荷造成了損傷。另外，在過負(fù)荷下即有裂紋向前擴(kuò)展因素，又有裂紋頂端塑性區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力和變形強(qiáng)化及時效等阻止裂紋增長因素，尤其是阻止裂紋長大到非發(fā)展裂紋尺寸，所以會產(chǎn)生過負(fù)荷損害界。26、駐留滑移帶。反復(fù)在原位出現(xiàn)，就像駐扎在那里總也不消失的滑移帶稱為駐留滑移帶。27、表面強(qiáng)化處理提高疲勞極限的原因。表面強(qiáng)化后不僅直接提高了表面層的