材料力学性能第七章

第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。

3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。

8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。

11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。

弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。

答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。

工程材料力学性能各个章节主要复习知识点第一章弹性比功：又称弹性比能，应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。

滞弹性：对材料在弹性范围内快速加载或卸载后随时间延长附加弹性应变的现象。

包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%~4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服极限）增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。

脆性：材料在外力作用下（如拉伸，冲击等）仅产生很小的变形及断裂破坏的性质。

韧性：是金属材料断裂前洗手塑性变形功和断裂功的能力，也指材料抵抗裂纹扩展的能力。

应力、应变；真应力，真应变概念。

穿晶断裂和沿晶断裂：多晶体材料断裂时，裂纹扩展的路径可能不同，穿晶断裂穿过晶内；沿晶断裂沿晶界扩展。

拉伸断口形貌特征？①韧性断裂：断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角。

用肉眼或放大镜观察时，断口呈纤维状，灰暗色。

纤维状是塑性变形过程中微裂纹不断扩展和相互连接造成的，而灰暗色则是纤维断口便面对光反射能力很弱所致。

其断口宏观呈杯锥形，由纤维区、放射区、和剪切唇区三个区域组成。

②脆性断裂：断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。

板状矩形拉伸试样断口呈人字形花样。

人字形花样的放射方向也与裂纹扩展方向平行，但其尖端指向裂纹源。

韧、脆性断裂区别？韧性断裂产生前会有明显的塑性变形，过程比较缓慢；脆性断裂则不会有明显的塑性变形产生，突然发生，难以发现征兆拉伸断口三要素？纤维区，放射区和剪切唇。

缺口试样静拉伸试验种类？轴向拉伸、偏斜拉伸材料失效有哪几种形式？磨损、腐蚀和断裂是材料的三种主要失效方式。

材料的形变强化规律是什么？层错能越低，n越大，形变强化增强效果越大退火态金属增强效果比冷加工态是好，且随金属强度等级降低而增加。

在某些合金中，增强效果随合金元素含量的增加而下降。

材料的晶粒变粗，增强效果提高。

第二章应力状态软性系数：材料某一应力状态，τmax和σmax的比值表示他们的相对大小，成为应力状态软性系数，比为α，α=τmaxσmax缺口敏感度：缺口试样的抗拉强度σbn 与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示缺口敏感度，即为NSR=σbnσb第三章低温脆性：在实验温度低于某一温度t2时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显降低，断裂机理由微孔聚集性变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。

材料力学性能第一章二节．弹变1,。

弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。

这种可恢复的变形称为弹性变形。

2.弹性模量：表征材料对弹性变形的抗力3.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，因此，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。

4.比例极限σp：应力与应变成直线关系的最大应力。

5.弹性极限σe：由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。

6.弹性比功:表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比应变能。

7.力学性能指标：反映材料某些力学行为发生能力或抗力的大小。

8.弹性变形特点：应力与应变成比例，产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状9.滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。

10.循环韧性：指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。

11.循环韧性应用：减振、消振元件。

12.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载规定残余伸长应力降低的现象，称为包申格效应。

13.包申格应变：指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差。

14.消除包申格效应：预先进行较大的塑性变形。

在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。

三节：塑性1.塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性) 变形的能力.2.影响材料屈服强度的因素：㈠内在因素. 1. 金属本性及晶格类型.主滑移面位错密度大，屈服强度大。

2. 晶粒大小和亚结构.晶界对位错运动具有阻碍作用。

晶粒小可以产生细晶强化。

都会使强度增加。

3.溶质原子:溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化。

4，第二相. a.不可变形的第二相绕过机制.留下一个位错环对后续位错产生斥力, b.可以变形的第二相切过机制.由于，质点与基体间晶格错排及位错切过第二相质点产生新界面需要做功，使强度增加。

材料力学章节重点和难点第一章绪论1．主要内容：材料力学的任务；强度、刚度和稳定性的概念；截面法、内力、应力，变形和应变的基本概念；变形固体的基本假设；杆件的四种基本变形。

2．重点：强度、刚度、稳定性的概念；变形固体的基本假设、内力、应力、应变的概念。

3．难点：第二章杆件的内力1．主要内容：杆件在拉压、扭转和弯曲时的内力计算；杆件在拉压、扭转和弯曲时的内力图绘制；平面弯曲的概念。

2．重点：剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图。

3. 难点：绘制剪力图和弯矩图、剪力和弯矩间的关系。

第三章杆件的应力与强度计算1．主要内容：拉压杆的应力和强度计算；材料拉伸和压缩时的力学性能；圆轴扭转时切应力和强度计算；梁弯曲时正应力和强度计算；梁弯曲时切应力和强度计算；剪切和挤压的实用计算方法；胡克定律和剪切胡克定律。

2．重点：拉压杆的应力和强度计算；材料拉伸和压缩时的力学性能；圆轴扭转时切应力和强度计算；梁弯曲时正应力和强度计算。

3．难点：圆轴扭转时切应力公式推导和应力分布；梁弯曲时应力公式推导和应力分布；第四章杆件的变形简单超静定问题1．主要内容：拉（压）杆的变形计算及单超静定问题的求解方法；圆轴扭转的变形和刚度计算；积分法和叠加法求弯曲变形；用变形比较法解超静定梁。

2．重点：拉（压）杆的变形计算；；圆轴扭转的变形和刚度计算；叠加法求弯曲变形；用变形比较法解超静定梁。

3．难点：积分法和叠加法求弯曲变形；用变形比较法解超静定结构。

第五章应力状态分析? 强度理论1．主要内容：应力状态的概念；平面应力状态分析的解析法和图解法；广义胡克定律；强度理论的概念及常用的四种强度理论。

2．重点：平面应力状态分析的解析法和图解法；广义虎克定律；常用的四种强度理论。

3．难点：主应力方位确定。

第六章组合变形1．主要内容：拉伸(压缩)与弯曲、斜弯曲、扭转与弯曲组合变形的强度计算；2．重点: 弯扭组合变形。

3．难点：截面核心的概念第七章压杆稳定1．主要内容：压杆稳定的概念；各种支座条件下细长压杆的临界载荷；欧拉公式的适用范围和经验公式；压杆的稳定性校核。

第一章1.应力-应变曲线（拉伸力-伸长曲线）。

拉伸力在Fe以下阶段，为弹性变形阶段，到达Fa后，试样开始发生塑性变形，最初试样局部区域产生不均匀屈服塑形变形，曲线上出现平台或锯齿，直至C点结束。

继而进入均匀塑形变形阶段。

达到最大拉伸Fb时，试样在此产生不均匀塑形变形，在局部区域产生缩颈。

最终，在拉伸力Fk处，试样断裂。

2.弹性变形现象及指标弹性变形：是可逆性变形，是金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。

弹性变形指标：①弹性模量，是产生100%弹性变形所需应力。

②弹性比功（弹性比能、应变比能），表示金属吸收弹性变形功的能力。

③滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。

④循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力。

3.塑性变形现象及指标金属材料常见塑性变形方式主要为滑移和孪生。

滑移：金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向运动而进行切变得过程。

孪生：金属材料在切应力作用下沿特定晶面和特性晶向进行的塑性变形。

塑性变形特点：①各晶粒变形的不同时性和均匀性；②各晶粒变形的相互协调性。

塑性变形指标：⑴屈服强度，屈服强度及金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。

屈服现象：金属材料开始产生宏观塑形变形的标志。

屈服现象相关因素：①材料变形前可动位错密度很小；②随塑性变形的发生，位错能快速增殖；③位错的运动速率与外加应力有强烈的依存关系。

屈服现象指标：规定非比例伸长应力；规定残余伸长应力；规定总伸长应力。

影响屈服强度因素：①内在因素：金属本性和晶格类型；晶粒的大小和亚结构；溶质元素；第二相。

②外在因素：温度、应变速率、应力状态。

⑵应变硬化：金属材料阻止继续塑形变形的能力，塑性变形是硬化的原因，硬化是结果。

⑶缩颈：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象，是应变硬化与截面减小共同作用的结果。

抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。

材料力学性能复习大纲一、名词解释10个×3分=30分二、单项选择12个×2分=24分三、简答题5个×6分=30分四、论述题1个×16分=16分————————————————————————————————————————————————第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能基本概念工程应力-应变曲线：将拉伸力-伸长曲线的纵、横坐标分别用拉伸试样的原始截面积A0和原始标距长度L0去除，则得到应力-应变曲线。

因均以一常数相除，故曲线形状不变，这样的曲线称为工程应力-应变曲线。

真应力-真应变曲线：用拉伸过程中每一瞬间的真实应力和真实应变绘制曲线，则得到真实应力-应变曲线。

比例极限：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。

弹性极限：材料由弹性变形过渡到弹塑性变形时的应力，是表征开始塑性变形的抗力。

弹性比功：表示材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称弹性比能、应变比能。

屈服强度、抗拉强度、屈服现象：拉伸试验中，材料由弹性变形转变为弹塑性变形状态的现象。

应变硬化指数：应变硬化指数反映金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属应变硬化的性能指标。

强度、塑性、韧度滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，弹性应变落后于外加应力，并随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性（弹性后效）。

内耗：加载时消耗的变形功大于卸载时释放的变形功，这部分被金属吸收的功，称为内耗。

包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变。

卸载后，若再同向加载，则规定残余伸长应力增加；若反向加载，则规定残余伸长应力降低的现象。

韧性断裂：金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。

脆性断裂：材料断裂前基本上不发生明显的宏观塑性变形的断裂。

穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，大部分是脆性断裂。

解理断裂：解理断裂是金属材料在一定条件下（如低温），当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。

第一章材料的力学性能1力学性能：材料在各种力的作用下所表现出的特性。

力学性能包括强度，塑形，硬度，抗疲劳性和耐磨性等。

2强度：材料在外力的作用下抵抗变形和断裂的能力。

塑形：材料在外力作用下显现出的塑性变形能力。

衡量强度和塑性的指标有：弹性模量E，屈服强度，抗拉强度，延伸率，断面收缩率，3 硬度：材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。

工业上常用的有布氏硬度（HBW），洛氏硬度（HRA,HRB,HRC）,维氏硬度（HV）4冲击韧度：材料在冲击韧度的作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。

根据实验式样的缺口形式，U型缺口和V型缺口的冲击韧度值分别以aku和akv表示。

5疲劳断裂：材料在交变应力的作用下发生的断裂现象。

疲劳极限：当应力低于某数值时，经无数次应力循环也不会发生疲劳断裂。

6断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。

第二章金属材料的基础知识（一）工艺性能铸造性能：液态金属的流动性，填充性，收缩率，偏析倾向。

铸造性能：成型性与变形能力。

切削性能：对刀具的磨损，断屑能力及导热性焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。

热处理性能：淬透性，耐回火性，二次硬化，回火脆性。

（二）晶体结构1纯金属的晶体结构理想金属（1）晶体：金属成规则排列的固体晶格：表示原子排列规律的空间框架晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元2实际金属（1）多金属结构：由多晶体组成的晶体结构晶粒：组成金属的方位不同，外形不规则的小晶体晶界：晶粒之间的界面（2）晶粒缺陷——晶格不完整的部位1）点缺陷空位：晶格中空结点；间隙原子：挤进晶格间隙的原子置换原子：取代原来原子位置的外来原子2）线缺陷：位错晶格的一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线3）面缺陷——晶界和亚晶界亚晶界：组成晶粒的尺寸很小，位相差也很小的小晶块。

亚晶界：亚晶粒之间的交界面4）晶界的特点原子排列不规则：阻碍位错运动，熔点低，耐蚀性低，产生内吸附，是相变的优先形核部位。

最新工程材料力学性能知识点整理第一章弹性比功——材料吸收弹性变形功的能力滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象滞弹性的影响因素（1）材料的成分、组织材料组织越不均匀，滞弹性越明显。

（2）试验条件：a) 温度T↑→滞弹性速率和滞弹性应变↑b) 切应力愈大，滞弹性越明显。

消除办法：采用长期回火回火的作用是使间隙原子到位错空位和晶界去，自身变得比较稳定。

金属的内耗加载时消耗于金属的变形功大于卸载时金属放出的变形功，因而有一部分变形功为金属所吸收，这部分吸收的功就称为金属的内耗。

循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫金属的内耗，表示材料吸收不可逆变形的能力，亦称消振性。

循环韧性的意义是：材料循环韧性愈高，则机件依靠材料自身的消振能力愈好。

包申格（Bauschinger）效应金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于1－4%），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

消除方法（1）预先经受较大的塑性变形（2）在第二次反向受力前使金属材料于回复或再结晶温度下退火金属材料常见的塑性变形方式主要为滑移和孪生屈服现象是金属材料开始产生宏观塑性变形时的标志。

屈服点σs：材料的在拉伸过程中试验力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。

σs＝Fs/ A0上屈服点σsu：试样发生屈服而试验力首次下降前的最大应力。

σsu ＝Fsu/A0下屈服点σsl ： 当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验力第一次发生下降）时的屈服阶段的最小应力。

σsl ＝FsL/ A0影响屈服强度的因素（一） 影响屈服强度的内因素1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构）不同的金属其晶格类型，位错运动所受的阻力不同，故彼此的屈服强度不同，单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。

绪论弹性：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：材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力。

刚度：材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

强度：材料对变形和断裂的抗力。

韧性：指材料在断裂前吸收塑性变形和断裂功的能力。

硬度：材料的软硬程度。

耐磨性：材料抵抗磨损的能力。

寿命：指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能。

材料的力学性能的取决因素：内因——化学成分、组织结构、残余应力、表面和内部的缺陷等；外因——载荷的性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件的变化。

第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线应力—应变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、均匀塑性变形和不均匀集中塑性变形和断裂几个阶段。

弹性变形阶段：曲线的起始部分，图中的oa段。

多数情况下呈直线形式，符合虎克定律。

屈服阶段：超出弹性变形范围之后，有的材料在塑性变形初期产生明显的塑性流动。

此时，在外力不增加或增加很小或略有降低的情况下，变形继续产生，拉伸图上出现平台或呈锯齿状，如图中的ab段。

均匀塑性变形阶段：屈服后，欲继续变形，必须不断增加载荷，此阶段的变形是均匀的，直到曲退火低碳钢应力—应变曲线线达到最高点，均匀变形结束，如图中的bc段。

不均匀塑性变形阶段：从试样承受的最大应力点开始直到断裂点为止，如图中的cd段。

在此阶段，随变形增大，载荷不断下降，产生大量不均匀变形，且集中在颈缩处，最后载荷达到断裂载荷时，试样断裂。

弹性模量E：应力—应变曲线与横轴夹角的大小表示材料对弹性变形的抗力，用弹性模量E 表示。

塑性材料应力—应变曲线（a）弹性—弹塑性型：Oa为弹性变形阶段，在a点偏离直线关系，进入弹—塑性阶段，开始发生塑性变形，开始发生塑性变形的应力称为屈服点，屈服点以后的变形包括弹性变形和塑性变形。

在m点卸载，应力沿mn降至零，发生加工硬化。

（b）弹性-不均匀塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现了明显的屈服点aa′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。

名词解释：1加工硬化：试样发生均匀塑性变形，欲继续变形则必须不断增加载荷,这种随着随性变形的增大形变抗力不断增大的现象叫加工硬化。

2弹性比功：表示金属材料吸收弹性变形功的能力。

3滞弹性:在弹性范围内快速加载或卸载后，随着时间延长产生附加弹性应变的现象。

4包申格效应：金属材料通过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于1％—4％），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。

5塑性：金属材料断裂前发生塑性变形的能力.常见塑性变形方式:滑移和孪生6弹性极限：以规定某一少量的残留变形为标准，对应此残留变形的应力。

7比例极限：应力与应变保持正比关系的应力最高限。

8屈服强度：以规定发生一定的残留变形为标准,如通常以0.2%的残留变形的应力作为屈服强度.9韧性断裂是材料断裂前发生产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的断裂过程,在裂纹扩展过程中不断的消耗能量.韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并于主应力成45度角。

10脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑形变形,没有明显征兆,危害性很大。

断裂面一般与主应力垂直,端口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。

11剪切断裂是金属材料在切应力作用下，沿着滑移面分离而造成的断裂，又分滑断和微孔聚集性断裂。

12解理断裂：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,总是脆性断裂。

13缺口效应：由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生变化，产生所谓“缺口效应“①缺口引起应力集中，并改变了缺口应力状态,使得缺口试样或机件中所受的应力由原来的单向应力状态改变为两向或者三向应力状态。

②缺口使得材料的强度提高，塑性降低，增大材料产生脆断的倾向.8缺口敏感度：有缺口强度的抗拉强度σbm与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值。

NSR=σbn / σs NSR越大缺口敏感度越小9冲击韧性：Ak除以冲击式样缺口底部截面积所得之商10冲击吸收功:式样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功以Ak表示,单位J11低温脆性:一些具有体心立方晶格或某些秘排立方晶格的金属，当温度降低到、某一温度时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这种现象称为低温脆性12 脆性转变温度：当温度降低时，材料屈服强度急剧增加,而塑形和冲击吸收功急剧减小。