材料力學七大問題總結

1、材 料 力 學 七 大 問 題 總 結1 1 一、 關于拉伸力-伸長曲線和應力-應變曲線的問題 . 2 2 二、關于彈性變形的問題 . 2 2 三、關于塑形變形的問題 . 3 3 四、關于金屆的韌度斷裂問題 . 4 4 五、關于硬度的問題. 6 6 六、關于金屆在沖擊載荷下的力學性能 . 7 7 七、關于金屆疲勞的問題 . 8 82 2 一、 關于拉伸力-伸長曲線和應力-應變曲線的問題 低碳鋼的應力一應變曲線 a a、 拉伸過程的變形： 彈性變形，屈服變形，加工硬化(均勻塑性變形)，不均勻集中塑性變形。 b b、 相關公式： 工程應力=F/A0 ;=F/A0 ;工程應變& = L/L0

2、 ;& = L/L0 ;比例極限P;P;彈性極限 ;屈 服點 V S;V S;抗拉強度b;b;斷裂強度 V kV k。 真應變 e=ln(L/L0)=ln(1+e=ln(L/L0)=ln(1+ ) )；真應力 s= 1+ c )= s= 1+ c )= *e *e 指數(shù) e e 為真應變。 c c、 相關理論： 真應變總是小于工程應變,且變形量越大,二者差距越大；真應力大于工程應力。 彈性變形階段，真應力一真應變曲線和應力一應變曲線基本吻合； 塑性變形階段 兩者出線顯著差異。 二、 關于彈性變形的問題 a a、 相關概念 彈性：表征材料彈性變形的能力 剛度：表征材料彈性變形的抗力 彈性

3、模量：反映彈性變形應力和應變關系的常數(shù)， E= E= / &/ & ;工程上也稱剛度， 表征材料對彈性變形的抗力。 彈性比功：稱彈性比能或應變比能，是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力， 評價材料彈性的好壞。 包申格效應：金屆材料經(jīng)預先加載產生少量塑性變形， 再同向加載，規(guī)定殘余伸 長應力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長應力降低的現(xiàn)象。 滯彈性：(彈性后效)是指材料在快速加載或卸載后，隨時間的延長而產生的附 加彈性應變的性能。 彈性滯后環(huán)：非理想彈性的情況下，由于應力和應變不同步，使加載線與卸載線 不重合而形成一封閉回線。 金屆材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，稱為金屆

4、的循環(huán)韌性，也 叫內耗 b b、 相關理論： 彈性變形都是可逆的。 3 3 理想彈性變形具有單值性、可逆性，瞬時性。但由于實際金屆為多晶體并存在各 種缺陷，彈性變形時，并不是完整的。 彈性變形本質是構成材料的原子或離子或分子自平衡位置產生可逆變形的反映 單晶體和多晶體金屆的彈性模量，主要取決于金屆原子本性和晶體類型。 包申格效應；滯彈性；偽彈性；粘彈性。 包申格效應消除方法：預先大塑性變形，回復或再結晶溫度下退火。 循環(huán)韌性表示材料的消震能力。 三、關于塑形變形的問題 a a、相關概念 滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素(晶格阻力等因素) ；滑移 面一一受溫度、成分和變形的影響；滑

5、移方向一一比較穩(wěn)定 孚生：fccfcc、bccbcc、hcphcp 都能以孚生產生塑性變形；一般在低溫、高速條件下發(fā)生； 變形量小，調整滑移面的方向 屈服現(xiàn)象：退火、正火、調質的中、低碳鋼和低合金鋼比較常見，分為不連續(xù)屈 服和連續(xù)屈服； 屈服點：材料在拉伸屈服時對應的應力值， V sV s； 上屈服點：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應力值， V suV su； 下屈服點：試樣屈服階段中最小應力， V sl V sl ； 屈服平臺(屈服齒)：屈服伸長對應的水平線段或者曲折線段； 呂德斯帶：不均勻變形；對于沖壓件，不容許出現(xiàn)，防止產生褶皺。 屈服強度：表征材料對微量塑性變形的抗力 連續(xù)屈服曲線的

6、屈服強度：用規(guī)定微量塑性伸長應力表征材料對微量塑性變形的 抗力 (1)(1) 規(guī)定非比例伸長應力 1 p p： (2)(2) 規(guī)定殘余伸長應力 rr：試樣卸除拉伸力后，其標距部分的殘余伸長達到 規(guī)定的原始標距白分比時的應力；殘余伸長的白分比為 0.2%0.2%時，記為 V r0.2V r0.2 (3)(3) 規(guī)定總伸長應力 V t:V t:試樣標距部分的總伸長(彈性伸長加塑性伸長)達 到規(guī)定的原始標距白分比時的應力。 4 4 晶格阻力（派納力）；位錯交互作用阻力 HollomonHollomon 公式：S=Ken , SS=Ken , S 為真應力，e e 為真應變；n n硬化指數(shù) 0.10.

7、5 , n=1,0.10.5 , n=1, 完全理想彈性體，n=0,n=0,沒有硬化能力；K K硬化系數(shù) 縮頸是：韌性金屆材料在拉伸試驗時變形集中于局部區(qū)域的特殊現(xiàn)象。 抗拉強度：韌性金屆試樣拉斷過程中最大試驗力所對應的應力。代表金屆材料所 能承受的最大拉伸應力，表征金屆材料對最大均勻塑性變形的抗力。與應變硬化 指數(shù)和應變硬化系數(shù)有關。等于最大拉應力比上原始橫截面積。 塑性是指金屆材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。 b b、相關理論 常見的塑性變形方式：滑移，孚生，晶界的滑動，擴散性蠕變。 塑性變形的特點：各晶粒變形的不同時性和不均勻性 （取向不同；各晶粒力學性 能的差異）；各晶粒變形的相互協(xié)調性（金屆是一個連續(xù)的整體,多系滑移； Von MisesVon Mises 至少 5 5 個獨立的滑移系）。 硬化指數(shù)的測定：試驗方法；作圖法 lgS=lgK+nlgelgS=lgK+nlge 硬化指數(shù)的影響因素：與層錯能有關，層錯能下降，硬化指數(shù)升高；對金屆材料 的冷熱變形也十分敏感；與應變硬化速率并不相等。 縮頸的判據(jù)（失穩(wěn)臨界條件）拉伸失穩(wěn)或縮頸的判據(jù)應為 dF=0dF=0 兩個塑性指標：斷后伸長率 a =a =（L1L1- -L0L0）/LO*100% ;/LO*100% ; 斷后收縮率：小= =（A0A0- -A