《弹性变形》PPT课件

《《弹性变形》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章弹性变形商洛学院常亮亮金属的应力—应变曲线(F0不变）（拉伸试验）金属在外力作用下一般经历弹性变形（elasticdeformation）、塑性变形（plasticdeformation）和断裂（fracture）三个阶段。①弹性变形②屈服变形③均匀塑性变形④局部塑性变形概述变形：材料受外力作用发生尺寸和形状的变化。弹性变形：材料受外力作用发生尺寸和形状的变化，当外力去除后，随之消失的变形。（原子系统在外力作用下离开其平衡位置达到新的平衡状态的过程）弹性变形涉及构件刚度——构件抵抗弹性变形的能力。与两个因素相关：构

2、件的几何尺寸；材料弹性模量。塑性变形的不同工程要求：加工过程中降低塑变抗力；服役过程中提高塑变抗力弹性与塑性在工程上的应用准则：服役中构件的应力不能超过弹性极限或屈服强度加工中的材料应降低弹性极限或屈服强度谁是“弹性定律”的提出者？由于弹性材料的长期使用，人们开始注意到材料形变的规律。最早对此进行总结的是齐国人，在《考工记·弓人》中有“量其力，有三钧”的说法。东汉的郑玄（公元127-200）对此进行了注释，他写道：“假令弓力胜三石，引之中三尺，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”（《周礼注疏》）唐初，贾公彦对郑玄的注疏又

3、作了进一步的注释。他指出：“郑又云‘假令弓力胜三石，引之中三尺’者，此即三石力弓也。必知弓力三石者，当‘弛其弦，经绳缓擐之’者，谓不张之，别以一条绳系两箫，乃加物一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺。”从《考工记》的记述来看，当时制作的弓大多为三石（即90斤）拉力的弓，这可能是当时较为标准的弓。1676年，英国物理学家胡克（R.Hooke，1635-1703）以字谜的形式发表了关于弹性力的定律，即ceiiinosssttuv。1678年，他公布了谜底，即Uttensiosievis，中文的意思是“有多大的伸长就有多大的力”

4、。胡克和郑玄一样，他们都没有说明定律适用的范围。由于郑玄的研究贡献，以胡克名字命名的定律名称是否应更名为“郑玄定律”或“郑玄-胡克定律”。若是这样，弹性定律的建立不是在17世纪，而是在2世纪了。2.1弹性变形及其物理本质2.1.1弹性变形过程外力(F)与原子间引力(a/rm)、斥力(b/rn)的平衡过程。外力引起的原子间距的变化，即位移，在宏观上就是所谓弹性变形。外力去除后，原子复位，位移消失，弹性变形消失，从而表现了弹性变形的可逆性。2.1.2Hooke定理Hooke定律：在弹性状态下应力与应变之间的线性关系。(各向同

5、性体在单轴加载方向上的应力σ与弹性应变ε间的关系)固体中一点的应力应变状态可用其单元体上的9个分量表示，如下图：xyzzzyzxxzxxyyzyxy正应力：x、y、z正应变：x、y、z切应力：xy、yz、zx、yx、zy、xz切应变：xy、yz、zx广义虎克定律：x=[x-(y+z)]/Ey=[y-(z+x)]/Ez=[z-(x+y)]/Exy=xy/Gyz=yz/Gzx=zx/G单向拉伸时：x=x/E，y=z=-x/E

6、2.1.3常用弹性常数及其意义1、弹性模量E，在单向受力状态下：E表征材料抵抗正应变的能力。2、切变弹性模量G，在纯剪切应力状态下：G表征材料抵抗剪切变形的能力。3、泊松比υ，在单向受力状态下：υ表示材料受力后横向正应变与受力方向上正应变之比。4、体积弹性模量K，表示物体在三向压缩（流体静压力）下，压强与体积变化率之间的线性比例关系：2.2弹性性能的工程意义刚度：概念：在弹性变形范围内，构件抵抗变形的能力称为刚度。意义：构件刚度不足，会造成过量弹性变形而失效。定义：要增加零(构)件的刚度，要么选用正弹性模量E高的材料，要

7、么增大零(构)件的截面积A。2.2.1刚度空间受严格限制的场合：既要求刚度高，又要求质量轻。因加大截面积不可取，只有选用高弹性模量的材料才可以提高其刚度，即比弹性模量(弹性模量/密度)要高。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，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。6、影响弹性模量的因素1）纯金属的E与原子半径E=k/rm（m>1）（2）合金元素和第二相对于金属材料，合金成分对晶格常数的改变不大，因此其合金化对E改变不大。在只要求增加抗变形刚度的场合，没必要选择合金，因此，结

8、构材料只用碳钢即可满足要求。合金中形成高熔点高弹性模量的第二相质点，可提高弹性模量。（3）温度一般结构件：±50℃的工作温度范围内，E变化很小，视为常数。精密件：E随T的微小变化造成较大使用误差。（4）加载速率弹性变形速度远超一般加载速率（5）冷变形冷加工塑性变形后，E值略降低（4%-6%）。大变形产生的变形织构将引