材料力学性能第一章

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1、材料的概念肖纪美先生的观点：材料是人类社会能接受的，经济地制造有用器件的物质。材料的定义:材料的性能1、使用性能：物理性能（光、电、磁……）力学性能（强度、塑性、硬度……）2、加工性能（可制造性）热加工：铸、锻、焊、热处理……冷加工：车、铣、磨……特种加工：电火花、激光、离子……材料力学性能的定义材料在外加载荷（外力）作用下，或载荷与环境因素（如温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，又称为力学行为。宏宏观上一般表现为材料的变形或断裂。材料力学性能表征1、材料软硬程度的表征。2、材料脆性的表征。3、材料抵抗外力能力表征。4、材料变形能力的表征。5、含缺陷

2、材料抗断裂能力的表征。6、材料抵抗多次受力能力的表征。7、新材料及特种材料性能的表征。8、特殊条件下材料性能的表征。材料力学性能表征弹性: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。塑性:是材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力．强度:是材料对变形和断裂的抗力。寿命:是指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能力，使零件在服役期内安全运行。材料的基本力学性能关于材料力学性能的参考书[1]高建明主编.材料力学性能[M].武汉:武汉理工大学出版社,2004.[2]石德珂,金志浩主编.材料力学性能[M].西安:西安交通大学出版社,1998.[3]刘

3、瑞堂主编.工程材料力学性能[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001.[4]陈楷主编.陶瓷材料物理性能[M].北京:中国建筑工业出版社,1980.[5]吴振铎主编.无机材料物理性能[M].北京:清华大学出版社,1992.第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能拉伸试验是材料力学性能最重要的试验方法之一。拉伸试验可以确定力学性能指标。抗拉强度σb屈服强度σ0.2延伸率δ%断面收缩率ψ%弹性极限E静载拉伸试验指在室温下、缓慢加载等条件下进行。第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能拉伸试样圆形试样板状试样光滑圆柱试件:试件的标距长度l0比直径d0要大得多；通常，l

4、0=5d0或l0=10d0板状试件:试件的标距长度l0应满足下列关系式：l0=5.65A01/2或11.3A01/2；第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能力-伸长曲线和应力-应变曲线力-伸长曲线拉伸试验中拉伸力与伸长的关系曲线第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能①弹性变形②屈服变形③均匀塑性变形④局部塑性变形低碳钢应力－应变曲线第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能左图为多数金属材料的应力－应变曲线。特点：主要包括弹性变形、均匀塑性变形、局部塑性变形阶段，无明显的屈服阶段。加工硬化第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能低塑性材料的应力－应变图脆性材料的应力

5、－应变图特点：无屈服现象无颈缩现象典型材料：球墨铸铁、铝青铜特点：无塑性变形典型材料：玻璃、淬火高碳钢、普通灰铸铁第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能拉伸性能指标屈服强度σS定义:材料开始塑性变形的应力.工程上常用的屈服标准有三种比例极限σP:应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。弹性极限σel:材料能够完全弹性恢复的最高应力。工程上用途不同区别,枪炮材料要求高的比例极限,弹簧材料要求高的弹性极限。屈服强度σ0.2或σys:以规定发生一定的残留变形为标准,通常为0.2%残留变形的应力作为屈服强度。第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能抗拉强度－－材料的极限

6、承受能力对于脆性材料和不形成颈缩的塑性材料，抗拉强度代表断裂抗力。对于形成颈缩的塑性材料表示在静拉伸条件下的极限承载能力。实际断裂强度对于不连续屈服的材料，如低碳钢，则存在上屈服点和下屈服点，一般以下屈服点作为材料的屈服强度。脆性材料的拉伸力学行为脆性材料在拉伸载荷下的力学行为可用虎克定律来描述。在弹性变形阶段，应力与应变成正比，即=E·e无机玻璃、陶瓷以及一些处于低温下的脆性金属材料，在拉伸断裂前只发生弹性变形，而不发生塑性变形。脆性材料在拉伸载荷下的力学性能可用两个力学参数表征：即弹性模量和脆性断裂强度。第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能第一章金属在

7、单向静拉伸载荷下的力学性能塑性材料的拉伸力学行为当塑性材料所受的应力低于弹性极限，其力学行为可近似地用虎克定律加以表述。当材料所受的应力高于弹性极限，虎克定律不再适用。此时，材料的变形既有弹性变形又有塑性变形，进入弹塑性变形阶段，其力学行为需要用弹-塑性变形阶段的数学表达式，或称本构方程加以表述。弹性变形及其物理本质外力引起原子间距的变化，即位移，在宏观上即弹性变形。弹性性能与特征是原子间结合力的宏观表现，本质上决定于晶体的电子结构，而不依赖于其显微组织。引力斥力第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能虎克定律（一）简单应力状态的虎克定律（二）广义虎克定律单向受

8、力时，由此可见，即使在单轴加载条件下，