材料力学行为-第一章-孙巧艳主讲

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1、材料力学行为主讲孙巧艳材料科学与工程学院2011.5月—7月联系方式;qysun@mail.xjtu.edu.cn材料力学行为绪论研究内容：固体材料的本构关系和破坏的物理基础，探讨化学成分和微观结构与宏观力学性能的关系，找出其内在规律，为预测和改进材料力学性能奠定科学基础。材料力学行为:材料的变形和断裂材料使用性能材料合成和加工工艺材料固有性能材料的成分/组织结构材料的使用性能是我们关注的核心。力学性能是关键课程内容金属材料的常规力学行为以及性能指标金属材料的变形和断裂金属材料的疲劳行为金属材料在高速加载下的力学行为金属材料在不同环境下的力

2、学性能陶瓷、高分子和复合材料的力学行为课程内容学时安排绪论1学时金属材料的常规力学行为和力学性能5学时金属材料的变形与断裂4学时金属材料的疲劳力学行为4学时金属材料在高速加载下的力学行为2学时金属材料在不同环境下的力学行为6学时陶瓷材料的力学行为4学时高分子材料的力学行为4学时复合材料的力学行为4学时课程特点以材料的力学性能为重点介绍内容以材料组织结构与性能的关系为基础以常用的工程材料为框架中文教材材料的力学行为（匡震邦顾海澄李中华编著，高等教育出版社，1998年出版）英文文教材Mechanicalbehaviorofmaterials，T

3、homasH.Courtney.McGraw-HillCompanies,Inc.2000参考教材第一章金属材料常规力学性能室温、大气环境、静加载冲击加载下的力学性能屈服强度、抗拉强度、断裂强度、硬度冲击韧性塑性（延伸率和断面收缩率）第一节加载方式和应力状态软性系数第二节金属静拉伸力学行为金属静拉伸变形过程模拟（动画）低碳钢载荷-位移曲线低碳钢工程应力-工程应变曲线真应力-真应变曲线工程应力-工程应变曲线没有应力降低阶段常见金属的应力应变曲线常用金属的弹性模量（单位：GPa）E:杨氏模量G：剪切模量一般地，金属的熔点越高，弹性模量越大。sp

4、:比例极限se:弹性极限ss:屈服强度屈服现象吕德斯带屈服强度的确定有明显屈服平台的金属无明显屈服平台的金属s0.2（4）抗拉强度和真实断裂强度抗拉强度（强度极限）真实断裂强度(5)金属的塑性指标塑性：指的是金属塑性变形能力。塑性指标：断后延伸率（d)和断面收缩率()（6）弹性比功弹性比功：表征金属材料吸收变形功而不发生塑性变形的能力。ee阴影三角形的面积就是弹性表功弹性比功的应用：主要是减震和储能的弹性元件，比如弹簧、汽车板簧等.3金属的形变强化BC(1)形变强化（加工硬化）金属开始塑性变形后随着应变的增加应力持续增加的现象。均匀变

5、形阶段，应力应变的关系（Hollomon关系）K:形变强化系数；n：应变硬化指数如何用拉伸应力应变曲线的数据获得K、n呢？Log（）Log()n直线的斜率即为n纵坐标截距可求的强化系数K金属奥氏体不锈钢黄铜铜铝碳钢n0.45-0.550.35-0.40.3-0.350.15-0.250.05-0.15常见金属的加工硬化指数n值的大小反映了金属的加工硬化能力。n的范围在0-1之间。形变强化的实际意义？一种重要的强化金属的手段。金属零件安全服役的保证。金属产品压力加工便于实施。4金属超塑性（1）超塑性金属在拉应力作用下产生大而无颈缩变形的现

6、象。金属的伸长量：100-1000%。超塑性超塑性发生的条件：晶粒尺寸比较小，10mm以下变形温度高，0.5-0.65Tm变形速率高，10-2-10-4s-1m:应变速率敏感系数。室温下：m为0.01-0.04m>0.3,才可以发生超塑性。晶粒转动参与了塑性变形。应用：用于形状复杂不易加工的零件，在超塑性条件下用很少次数就可以精密成型。第三节金属其它力学性能一压缩试验1试样形状与要求圆柱试样,L0/d0=2.5-3d0L0压缩试验注意两点1尽量消除试样顶端与压头的摩擦力2只有材料L0/d0相同时，压缩性能才可以比较。2压缩试验的应用主要用

7、于脆性材料力学性能的测试。3多向压缩>2多向不等压缩单相压缩21.510.5T8A紫铜适用于脆性更大的材料滚珠轴承和滚动体采用多向压缩试样拉伸和压缩力学性能比较退火态的Al、Cu和低碳钢，压缩和拉伸的屈服强度相等；对于高强度钢，压缩的屈服强度高于拉伸屈服强度。（强度差效应）2扭转（1）扭转试样形状：圆柱状试样(2)扭转试验的特点1）应力状态软性系数0.8，可以测试脆性材料的塑性变形指标。2）圆柱试样扭转时无颈缩，塑性变形在试样长度上均匀分布。(3)扭转试验的应用扭转试样的断口形貌1）扭转试验中正应力和切应力近似相等。常用金属材料的正断抗力

8、大于切断抗力，扭转试验可以准确测试材料的切断抗力。2）扭转试验可以区分材料的断裂方式。3）扭转试验可以反映材料表面缺陷。切断断口正断断口组合断口扭转时应力状态（4）扭转试验测试的