第2次课教案-弹性变形ppt课件.ppt

《第2次课教案-弹性变形ppt课件.ppt》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1章材料的力学性能1.1应力及应变1.2力-伸长曲线和应力-应变曲线1.3弹性变形主要内容应力和应变的概念力-伸长曲线和应力-应变曲线弹性变形及本质弹性模量的影响因素导入案例材料力学性能（mechanicalpropertiesofmaterials）是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能，是确定各种工程设计参数的主要依据。这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。案例1：案例2：镁合金零件1.1应力和应变材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变(deformation)。材料承受外力作用、抵抗

2、形变的能力及其破坏规律，称为材料的力学性能或机械性能（mechanicalpropertiesofmaterials）。材料发生形变时，其内部分子间或离子间的相对位置会发生变化，同时产生原子间及分子间的附加内力而抵抗外力，并试图恢复到形变前的状态，达到平衡时，附加内力与外力大小相等、方向相反。应力（stress）：材料单位面积上所受的附加内力，其值等于单位面积上所受的外力。名义应力（nominalstress）真实应力（realstress）应力分量应力张量（stresstensor）应变（strain）：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。对于各向同性材料

3、，有三种基本的应变类型：拉伸应变ε、剪切应变γ和压缩应变△。拉伸应变(drawingstrain)是指材料受到垂直于截面积方向的大小相等、方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力σ时材料发生的形变。剪切应变（shearingstrain）是指材料受到平行于截面积方向的大小相等、方向相反的两个剪切应力τ时发生的形变。压缩应变（pressedstrain）：指材料周围受到均匀应力P时，其体积从起始时的V0变化为V1的形变。压缩应变示意图根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》的规定：静载拉伸试样一般为光滑圆柱试样或板状试样。1.2力-伸长曲线和应力-应变

4、曲线拉伸试样的形状(a)圆柱试样(b)板状试样1.2.1力-伸长曲线退火低碳钢力-伸长曲线退火低碳钢在拉伸力作用下的力学行为可分为：弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形和断裂几个阶段。1.2.2应力-应变曲线退火低碳钢的（条件）应力-应变曲线根据应力-应变曲线便可以建立金属材料在拉伸条件下的力学性能指标。一般条件应力用σ表示和条件应变用δ表示，则有如果用真实应力S和真实应变e绘制曲线,则得到真应力-真应变曲线:真实应力-应变曲线相应的计算公式为正火、退火碳素结构钢和一般低合金结构钢也都具有类似的应力-应变曲线，只是力的大小和变形量不同。但是

5、并非所有的金属材料或同一材料在不同条件下都具有相同类型的应力-应变曲线。脆性材料退火低碳钢应力-应变曲线根据拉伸试验可以判断材料呈宏观脆性还是塑性以及塑性的大小、对弹性变形和塑性变形的抗力以及形变强化能力的大小等。此外，还可以反映断裂过程的某些特点。在工程上，拉伸试验被广泛用来测定材料的常规力学性能指标，为合理评定、鉴别和选用材料提供依据。不同材料的拉伸应力-应变曲线来源于：D.H.Bae,etal.DeformationbehaviorofMg-Zn-Yalloysreinforcedbyicosahedralquasicrystallineparticles.A

6、ctaMaterialia50(2002)2343-2356来源于：JuYeonLee,etal.EffectsofZn/YratioonmicrostructureandmechanicalpropertiesofMg-Zn-Yalloys.MaterialsLetters59(2005)3801-38051.3弹性变形1.3.1定义及其实质1）定义材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。外力去除后，随之消失的变形为弹性变形，剩余的（即永久性的）变形为塑性变形。2）特点弹性变形的重要特征是其可逆性，即金属在外力作用下，先产生弹性变形，当外力去除后，变形随即

7、消失而恢复原状，表现为弹性变形可逆性特点。在弹性变形过程中，不论是在加载期还是卸载期，应力应变之间都保持单值线性关系，且弹性变形量比较小，一般不超过1%。3）实质（产生机理）金属的弹性变形是其晶格中的原子在自平衡位置产生可逆位移的反映，原子弹性位移量只相当于原子间距的几分之一，所以弹性变形量小于1%。4）如何解释金属材料的弹性变形过程？可以用双原子模型进行解释。弹性变形的双原子模型原子间相互作用力F与原子间距r之间的关系为r=r0时F=0，为平衡状态，两原子间保持距离；r＞r0时F＞0，为引力，两原子间有拉进的趋势；r＜r0时F＜0，为斥力，两原子间有推远的趋势