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复合材料的力学行为与性能评估复合材料是由两种或以上的不同材料组成，通过粘接或其他方式结合而成的材料。
由于其独特的结构和组分，复合材料具有比传统材料更好的力学行为和性能。
本文将探讨复合材料的力学行为以及如何评估其性能。
一、复合材料的力学行为复合材料的力学行为与其组成材料的性能有关。
复合材料通常由一种或多种有机或无机纤维增强剂与基体材料组成。
常见的纤维增强剂包括碳纤维、玻璃纤维和聚合物纤维等，基体材料常由金属、陶瓷或聚合物等构成。
1.强度和刚度：复合材料的纤维增强剂赋予其良好的强度和刚度。
纤维的高强度和高模量可以有效地抵抗外部载荷，使复合材料具有出色的结构强度和刚度。
2.断裂韧度：复合材料的断裂韧度是指其抵抗裂纹扩展和破坏的能力。
由于纤维和基体之间的界面相互作用以及纤维层间的结合作用，复合材料在受到应力时能够有效地抵抗裂纹的扩展，具有较高的断裂韧度。
3.疲劳性能：复合材料的疲劳性能是指其在受到交变载荷时的抗疲劳性能。
与金属材料相比，复合材料在高应力范围下具有更好的疲劳强度和寿命。
二、复合材料的性能评估评估复合材料的力学行为和性能是确保其应用的可靠性和安全性的重要步骤。
下面介绍几种常用的方法：1.材料力学试验：通过拉伸、压缩、剪切等材料力学试验，可以获得复合材料的强度、刚度和断裂韧度等参数。
这些试验通常在标准试验设备中进行，结果可以用于评估复合材料的力学性能。
2.非破坏性检测：非破坏性检测技术可以通过无损检测方法评估复合材料的质量和缺陷。
如超声波检测、红外热成像和X射线检测等方法可以用于发现和定位复合材料中的缺陷，并评估其对性能的影响。
3.数值模拟：利用有限元分析等数值模拟方法，可以模拟和预测复合材料在不同载荷条件下的力学行为。
这种方法可以为设计和优化复合材料的结构提供重要的参考和指导。
4.性能参数评估：除了力学性能外，复合材料的其他性能参数，如导热性、耐化学性和耐磨性等也需要进行评估。
这些参数的评估可以通过标准测试方法进行，以确保复合材料在实际应用中的表现符合要求。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
材料力学行为材料力学行为是指材料在外部力作用下产生的形变、应力分布、力学性能和断裂行为等方面的表现。
以下是一些常见的材料力学行为：1.弹性行为：弹性是指材料在外力作用下发生形变，但在去除外力后能够完全恢复原状的性质。
在弹性区域内，材料的应力和应变呈线性关系。
弹性行为可以根据材料的组织结构，如晶体结构和分子排列而变化。
2.塑性行为：塑性是指材料在外力作用下发生形变后，即使去除外力，也无法完全恢复原状的性质。
在塑性区域内，材料经历塑性变形，产生塑性应变和残余应力。
塑性行为通常与材料的应力屈服点（屈服强度）相关。
3.强韧性：强韧性是指材料在受到应力作用时能够承受高强度载荷，并且在发生破坏之前具有较大的能量吸收能力的性质。
具有良好强韧性的材料在遭受外力作用时能够延长断裂，从而允许更多的形变发生。
4.脆性行为：脆性是指材料在受到应力作用时很快发生破坏而不发生明显的塑性变形，通常伴随着断裂的形成。
脆性材料在承受载荷后不能吸收多余的应变能量，容易发生突然失效。
5.粘弹性行为：粘弹性是介于弹性和塑性之间的一种行为，具有时间依赖性。
材料呈现出类似于弹性材料的应变率依赖性以及类似于粘性材料的延展性。
6.疲劳行为：疲劳是指材料在反复加载下产生的失效现象。
疲劳与材料的强度、韧性、断裂性能以及外部载荷的幅值和频率等因素有关。
7.断裂行为：断裂是指材料在受到应力作用后突然失效的现象。
断裂行为与材料的强度、韧性、裂纹敏感性等因素有关。
不同材料在这些力学行为方面表现出不同的特性，理解和研究材料的力学行为对于材料的设计、选择和应用具有重要意义。
材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。
力学性能是材料工程中非常重要的一个指标，它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。
材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。
首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力，抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。
强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料力学性能的重要参数。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。
韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能，能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。
再次，硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。
硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力，是材料抵抗局部破坏的重要指标。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。
此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。
塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形，具有良好的加工性能和成形性能。
材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺，是材料加工和成形的重要指标。
最后，蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。
蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏，是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。
综上所述，材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标，强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。
在材料设计、选材和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，选择合适的材料以满足工程需求。
同时，通过合理的材料处理和改性，可以改善材料的力学性能，提高材料的使用寿命和安全可靠性。
材料的力学性能有哪些材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能特点。
它是材料科学中的一个重要研究内容，对于材料的设计、选择和应用具有重要意义。
材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、塑性、脆性等方面，下面将对这些方面逐一进行介绍。
首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。
强度可以分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等。
拉伸强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力，而压缩强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力。
弯曲强度是材料在受弯曲力作用下抵抗破坏的能力。
强度是衡量材料抗破坏能力的重要指标，不同材料的强度差异很大，因此在工程实践中需要根据具体要求选择合适的材料。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性是材料在受外力作用下能够吸收能量的能力，通常用断裂前的变形能量来衡量。
高韧性的材料具有良好的抗冲击性和韧性，适用于需要承受冲击或振动负荷的场合。
硬度是材料抵抗划痕或压痕的能力。
硬度是材料表面抵抗外力作用的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨性和耐划伤性能，适用于需要耐磨的场合。
塑性是材料在受外力作用下发生塑性变形的能力。
塑性材料具有较好的延展性和变形能力，能够在受力作用下发生塑性变形而不断裂。
塑性材料适用于需要进行成形加工的场合。
脆性是材料在受外力作用下容易发生断裂的性质。
脆性材料在受到外力作用时往往会迅速发生断裂，具有较低的韧性和塑性。
脆性材料适用于需要高强度和刚性的场合。
总的来说，材料的力学性能是材料科学中的重要内容，不同的力学性能决定了材料在不同工程领域的应用范围。
在材料的选择和设计过程中，需要综合考虑材料的强度、韧性、硬度、塑性、脆性等性能指标，以满足工程实际需求。
同时，对于不同的工程应用，需要选择具有合适力学性能的材料，以确保工程的安全可靠性。
材料的力学性能和弹性模量材料的力学性能和弹性模量是材料科学中非常重要的参数，它们与材料的力学行为和性能密切相关。
本文将对材料的力学性能和弹性模量进行详细介绍和分析。
一、力学性能1. 强度：材料的强度是指材料在受力情况下能够承受的最大应力。
强度高的材料具有较高的抗拉、抗压等能力，常用来制造承重结构或需要抗外力作用的零部件。
2. 韧性：材料的韧性是指材料在受力情况下能够吸收能量的能力。
韧性高的材料能够在受到冲击或弯曲时发生塑性变形而不易断裂，常用于制造需要抗冲击或吸能的零部件。
3. 延展性：材料的延展性是指材料在受力情况下能够发生塑性变形的能力，即能够被拉长或压扁。
延展性高的材料具有较好的可加工性和适应性，常用于制造需要复杂形状或变形的零部件。
4. 脆性：材料的脆性是指材料在受力情况下发生断裂的倾向。
脆性高的材料容易发生断裂，常用于制造需要刚性和脆性的结构或零部件。
二、弹性模量弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之间的比例关系。
常用的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比。
1. 杨氏模量：杨氏模量是指材料在拉伸或压缩过程中单位面积的应力与应变之间的比值。
杨氏模量越大，材料的刚度越高，即抵抗外力变形的能力越强。
2. 剪切模量：剪切模量是指材料在剪切过程中单位面积的剪应力与剪应变之间的比值。
剪切模量描述了材料在剪切应力作用下的变形特性。
3. 泊松比：泊松比是指材料在受力方向上的拉伸或压缩与垂直方向上的应力变形之间的比值。
泊松比描述了材料在受力作用下的变形特性，对材料的破坏和失效具有重要的影响。
三、材料选择和应用材料的力学性能和弹性模量是根据具体应用需求进行选择的。
不同的材料在力学性能和弹性模量上具有各自的优势和适用范围。
1. 金属材料：金属材料具有优异的强度和韧性，常用于制造机械零件、建筑结构和汽车零件等需要抗拉、抗压和抗冲击能力的领域。
2. 高分子材料：高分子材料具有良好的延展性和可加工性，常用于制造塑料制品、橡胶制品和纤维材料等需要复杂形状和变形能力的领域。
塑料材料的力学行为分析塑料材料是一种广泛应用于各个领域的非金属材料，具有轻质、耐用、可塑性强等特点。
本文将对塑料材料的力学行为进行分析，包括拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面。
一、拉伸性能分析塑料材料的拉伸性能是指在外力的作用下，材料发生拉伸变形的能力和强度。
其中，拉伸强度、屈服强度和延伸率是评估塑料材料拉伸性能的重要指标。
首先，拉伸强度是指材料在拉伸过程中所能承受的最大拉力，通常以MPa为单位。
拉伸强度越高，材料的抗拉能力就越强。
其次，屈服强度是指材料发生塑性变形时所能承受的最大应力。
塑料材料的屈服强度较低，常见的塑料在塑性变形时往往会发生显著的拉伸。
最后，延伸率是指材料在拉伸断裂前能够延长的长度与初始长度之比。
延伸率越高，表明材料具有更好的可延展性。
二、弯曲性能分析塑料材料的弯曲性能是指材料在外力作用下，发生弯曲变形的能力。
在实际应用中，材料的弯曲性能对产品的稳定性和使用寿命具有重要影响。
弯曲强度是衡量塑料材料弯曲性能的指标之一，指材料在弯曲作用下的最大应力。
塑料材料的弯曲强度与拉伸强度的大小存在一定的关联，但不完全相同。
除了弯曲强度，塑料材料的刚度和抗弯疲劳性能也是弯曲性能的重要考量因素。
刚度决定了材料在受力时的变形程度，而抗弯疲劳性能则是指材料在长期反复受力下无断裂的能力。
三、压缩性能分析塑料材料的压缩性能是指材料在受到压力作用时的变形和破坏能力。
与拉伸和弯曲性能不同，塑料材料的压缩性能在实际应用中较少用到，但在某些特殊情况下仍然需要考虑。
压缩强度是评估塑料材料压缩性能的主要指标，它表示材料在承受压力时所能承受的最大应力。
压缩性能的测试通常使用压缩试验机进行，结果以MPa为单位。
总之，塑料材料的力学行为分析是评估材料性能和应用范围的重要手段。
通过对塑料材料的拉伸性能、弯曲性能和压缩性能的分析，可以为工程设计和产品开发提供重要的参考和指导。
在实际应用中，还需要根据具体的要求和使用环境，选择适合的塑料材料以满足工程需求。
材料力学行为材料力学行为是指材料在外力作用下所表现出的力学性质和行为。
材料力学行为的研究对于材料的设计、制备和应用具有重要的意义。
在材料科学与工程领域中，对材料力学行为的研究已经成为一个重要的研究方向，它涉及到材料的强度、韧性、硬度、塑性等多个方面。
首先，材料的强度是材料力学行为中的重要指标之一。
材料的强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
不同材料的强度差异很大，比如金属材料通常具有较高的强度，而塑料材料则具有较低的强度。
材料的强度与其内部晶体结构、晶界、缺陷等微观结构密切相关，通过对材料的微观结构进行分析，可以更好地理解材料的强度表现。
其次，材料的韧性也是材料力学行为中的重要性能之一。
材料的韧性是指材料在受到外力作用下能够抵抗破坏并具有一定的变形能力。
韧性高的材料具有良好的抗冲击性和抗疲劳性，能够在外部应力作用下保持稳定的性能。
材料的韧性与其断裂机制、晶粒大小、晶界性质等因素密切相关，通过对材料的断裂表面进行观察和分析，可以揭示材料的韧性表现。
此外，材料的硬度也是材料力学行为中的重要指标之一。
材料的硬度是指材料在受到外力作用下抵抗划痕和变形的能力。
硬度高的材料具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持稳定的性能。
材料的硬度与其晶体结构、晶粒取向、位错密度等因素密切相关，通过对材料的硬度测试和显微组织分析，可以揭示材料的硬度表现。
最后，材料的塑性也是材料力学行为中的重要性能之一。
材料的塑性是指材料在受到外力作用下能够发生可逆的形变。
塑性好的材料具有良好的加工性能和成形性能，能够通过加工工艺得到复杂的形状和结构。
材料的塑性与其晶体结构、位错运动、晶粒取向等因素密切相关，通过对材料的塑性变形进行观察和分析，可以揭示材料的塑性表现。
综上所述，材料力学行为涉及到材料的强度、韧性、硬度、塑性等多个方面，这些方面的性能表现与材料的微观结构、断裂机制、晶粒取向、位错密度等因素密切相关。
通过对材料力学行为的研究，可以更好地理解材料的性能表现，为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
材料的力学性质材料的力学性质是指材料在外力作用下所表现出的力学行为和性能。
力学性质包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等指标，它们直接影响着材料的使用范围和可靠性。
本文将从材料的弹性行为、变形行为和断裂行为三个方面，探讨材料的力学性质。
一、材料的弹性行为在外力作用下，材料会发生形变，但若外力撤除后材料能恢复原状，即无塑性变形，则称该材料具有弹性。
材料的弹性行为与其弹性模量有关。
弹性模量是材料受力时，在一定范围内形变（应变）与应力之比的物理量。
材料的弹性模量分为三种常见类型：1. 杨氏模量：描述材料沿特定方向的应力-应变关系。
杨氏模量直接反映了材料的刚度，数值越大代表材料越难产生形变。
2. 剪切模量：描述材料在剪切过程中发生的应力和应变关系。
剪切模量用于描述材料抵抗剪切形变的能力。
3. 体积弹性模量：描述材料受到均匀压缩或膨胀时的应力和应变关系。
体积弹性模量用于描述材料在体积变化过程中的弹性行为。
二、材料的变形行为材料在外力作用下会发生塑性变形，即使撤除外力后，材料也不能完全恢复原状。
材料的变形行为与其屈服强度和延展性有关。
1. 屈服强度：材料在外力作用下开始发生可观察的塑性变形的应力值。
屈服强度反映了材料抵抗变形的能力。
2. 屈服点与屈服功：材料在受力过程中，当应力达到一定值时会发生屈服，此时应变开始增加且存在一定的塑性变形。
屈服点即应力-应变曲线上的屈服点，屈服功表示单位体积材料所吸收的变形能量。
3. 延展性：材料在外力作用下能够承受的变形程度。
延展性一般用断裂伸长率和断面收缩率来描述，反映了材料的塑性变形能力。
三、材料的断裂行为材料在外力作用下，当其无法再承受变形时，会出现破裂现象，即发生断裂。
材料的断裂行为与其断裂强度和断裂韧性相关。
1. 断裂强度：材料在断裂前的最大抗拉强度。
断裂强度反映了材料的抗拉强度。
2. 断裂韧性：材料承受断裂载荷时吸收的冲击能量，即在断裂前所发生的塑性变形与断裂的能力。
材料力学材料的力学性能与破坏行为分析材料力学是研究材料的力学性能与破坏行为的学科，它承载着材料工程的基础理论。
通过对材料的试验和理论分析，可以准确地评估材料的力学性能及其在应力作用下的破坏行为。
本文将从材料力学的角度，对材料的力学性能与破坏行为进行分析。
一、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在受力作用下所表现出来的性能。
常见的力学性能包括强度、刚度、韧性、塑性等。
1. 强度材料的强度是指材料在受力作用下抵抗破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
这些指标可以通过试验得出，也可以通过力学分析计算获得。
2. 刚度材料的刚度是指材料在受力作用下变形的抵抗能力。
刚度可以用弹性模量来表示，弹性模量越大，材料的刚度越高。
刚度的大小直接关系到材料在受力作用下的变形程度。
3. 韧性材料的韧性是指材料在受力作用下断裂前能够吸收的能量。
韧性与材料的塑性密切相关，材料的塑性越高，其韧性也越高。
韧性的大小决定了材料在受冲击或载荷突变时的抗破坏能力。
4. 塑性材料的塑性是指材料在受力作用下发生塑性变形的能力。
塑性变形是材料在应力作用下原子、分子之间重新排列的过程。
材料的塑性可以通过延伸性、压缩性、弯曲性等来表征。
二、材料的破坏行为材料在受力作用下可能发生各种破坏行为，常见的破坏形式包括拉伸破坏、压缩破坏、弯曲破坏、扭曲破坏等。
1. 拉伸破坏拉伸破坏是指材料在受拉应力作用下断裂。
拉伸破坏常见于拉伸试验中，当材料受到足够大的拉力时，会发生形变和断裂。
2. 压缩破坏压缩破坏是指材料在受到压缩应力作用下发生断裂。
压缩破坏常见于压缩试验中，在受到足够大的压力时，材料会出现崩溃和破坏。
3. 弯曲破坏弯曲破坏是指材料在受到弯曲应力作用下断裂。
弯曲破坏常见于梁的受力情况中，当梁受到足够大的弯矩时，会引起梁的断裂。
4. 扭曲破坏扭曲破坏是指材料在受到扭转应力作用下发生断裂。
扭曲破坏常见于轴杆的受力情况中，当轴杆受到足够大的扭矩时，会引起轴杆的断裂。
材料力学性能材料受力后就会产生变形，材料力学性能是指材料在受力时的行为。
描述材料变形行为的指标是应力σ和应变ε，σ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。
描述材料力学性能的主要指标是强度、延性和韧性。
其中，强度是使材料破坏的应力大小的度量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所吸收的能量的数值。
1．弹性和刚度材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε（MN/m2）称为弹性模量。
E标志着材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
E值主要取决于各种材料的本性，一些处理方法（如热处理、冷热加工、合金化等）对它影响很小。
零件提高刚度的方法是增加横截面积或改变截面形状。
金属的E值随温度的升高而逐渐降低。
2．强度在外力作用下，材料抵抗变形和破坏的能力称为强度。
根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
当材料承受拉力时，强度性能指标主要是屈服强度和抗拉强度。
（1）屈服强度σs在图1-6（b）上，当曲线超过A点后，若卸去外加载荷，则试样会留下不能恢复的残余变形，这种不能随载荷去除而消失的残余变形称为塑性变形。
当曲线达到A点时，曲线出现水平线段，表示外加载荷虽然没有增加，但试样的变形量仍自动增大，这种现象称为屈服。
屈服时的应力值称为屈服强度，记为σS。
有的塑性材料没有明显的屈服现象发生，如图1-6（c）所示。
对于这种情况，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，以σ0.2表示。
机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。
材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。
（2）抗拉强度σb材料发生屈服后，其应力与应变的变化如图1-1所示，到最高点应力达最大值σb。
在这以后，试样产生“缩颈”，迅速伸长，应力明显下降，最后断裂。
绪论§0.1 工程材料工程材料分类（按其应用分）➢结构材料依靠其力学性能得以发展和应用的材料。
➢功能材料利用物质的声、光、电、磁、化学乃至生物性能得以发展和应用的材料。
（本课程所研究和讲述的重点在第一种，尤其是结构材料中的金属材料）§0.2 力学性能材料抵抗外加载荷（不仅指外力和能量的作用，而且还包括环境因素例如温度、介质、加载速率等的影响）所引起的变形和断裂的能力。
§0.3 研究内容研究材料在外力作用下的变形、断裂和寿命。
➢弹性材料在外力作用下保持固有形状和尺寸的能力；以及在外力去除后恢复固有形状和尺寸的能力。
➢塑性材料在外力作用下发生永久不可逆变形的能力。
➢强度材料对塑性变形和断裂的抗力。
➢寿命材料在外力的长期和重复作用下，或在外力和环境因素的复合作用下，抵抗失效的能力（时间长短）。
（以上只是定性地说明这些力学性能，如果要定量地说明它就必须用一些力学参量（应力、应变、应力场强度因子等）来表示这些力学性能。
如果我们说某材料的力学性能好，就是指这些力学参量的值高或低，所以人们通常将力学参量的临界值或规定值称为材料的力学性能指标。
声学材料：隔音层光学材料：玻璃，镜片电学材料：金属导线，电子元器件磁学材料：磁头、磁卡化学材料：高分子材料催化剂生物材料：人工关节、人工骨骼生活中常指后者如：强度指标、塑性指标、韧性指标）具体研究涉及的内容：➢材料（包括金属材料和非金属材料）在不同形式外力作用下，或者外力、温度、环境等因素的共同作用下，发生变形、损伤和断裂的过程、机理和力学模型；➢评定力学性能的各项指标的意义（物理意义和工程实用意义）、各指标间的相互关系以及具体的测试技术；➢研究力学性能指标机理、影响因素以及改善或提高这些力学性能指标的方法和途径。
（注：材料力学性能的影响因素内因：化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力、表面和内部缺陷。
外因：载荷性质、载荷谱、应力状态、温度、环境介质等。
）§0.4学习和研究材料力学性能的目的和意义机械和工程结构的设计，应当达到所要求的性能，并且在规定的服役期内安全可靠地运行，同时也要具有经济性，即低的设计、制造和维修费用。
①达到使用要求；②安全性；③经济性然而，各种机械和结构零部件的使用条件各不相同，因而要选用不同的的材料制成零件，也需要采用不同的工艺手段来完成零件的实际制作。
而材料的力学性能及其评定指标，是结构设计时选用材料、制订加工工艺的主要依据，也是评价结构质量的主要依据。
➢在零部件使用中，要求材料具有高的变形和断裂抗力，使零部件在受外力作用时能保持设计所要求的外形和尺寸，并保证在服役期内安全地运行；➢在零部件的生产过程中，则要求材料具有优良的可加工性。
（例如，在金属的塑性成形中，要求材料具有优良的塑性和低的塑性变形抗力）对于学生，必须具有材料力学性能方面的知识，以便在研究新材料和改善材料的过程中，能根据材料的使用要求，选用合适的现有材料或研制新材料，制订合适的加工工艺。
§0.5研究方法➢理论分析➢试验测定➢数值模拟§0.6课程的内容安排➢第一部分材料在一次静加载条件下的形变和断裂过程、机制和基本理论；试样有光滑、缺口和含裂纹的；➢第二部分论述材料的疲劳、蠕变、环境效应和磨损；➢第三部分简要介绍复合材料、高分子材料和陶瓷材料的力学性能。
§0.7学习要求➢注重温故而知新（和其他课程的关系）➢掌握基本概念和基本理论（对公式做理解性记忆）➢注重理论和试验相结合（试验原理，方法，设备以及结果分析等）➢做练习第一章材料在静拉伸条件下的力学性能拉伸试验是最简单，但却是最重要的力学性能试验方法，可测定材料的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标。
（拉伸性能）§1.1 拉伸试验室温大气中，在缓慢施加（1～10MPa/s）的单向拉伸载荷作用下，用光滑试件测定材料力学性能的方法。
标准圆棒形拉伸标准板状拉伸试样原国标：GB/T 228-87 GB 6397-86 现国标：GB/T 228-02 GB/T 228-2010 <20MPa/s<0.0025/s<10mm/min退火低碳钢的拉伸图①弹性变形②屈服③均匀塑性变形④局集塑性变形⑤断裂 工程应力：0P Aσ=；工程应变：0e l l =∆工程应力－应变曲线真应力：S P A =； 真应变：()00ln ln 1ll dl ld e l l εε====+⎰⎰由于材料具有不同的化学成份和微观组织，在相同的试验条件00005.6511.3l A l A ==比例试样下，也会显示出不同的应力应变响应。
脆性材料铸铁、玻璃等不存在屈服平台，有色金属（铝合金），焊接接头无颈缩、局集的塑变高锰钢，铝青铜无均匀塑性变形，冷拔钢丝存在非线性弹性变形聚氯乙烯工程实践中，常按材料在拉伸断裂前有无塑性变形，将材料分为脆性材料和塑性材料。
§1.2 弹性变形变形：材料在外力作用下发生尺寸或形状的变化，称为变形；弹性变形：若外力除去后，变形随之消失（恢复原形状、尺寸，变形可逆），称为弹性变形。
一、物理本质原子间的相互作用力当原子偏离其平衡位置较小时，原子间的相互作用力与原子间的距离近似成正比。
虎克定律：E Eeσεσ==二、弹性常数弹性模量：E ；泊松比：ν r l e e ν=-； 切变（剪切）模量：G ()21EG ν=+体积弹性模量：K ()312EK ν=-广义虎克定律：()1x x y z E εσνσσ⎡⎤=-+⎣⎦()1y y x z Eεσνσσ⎡⎤=-+⎣⎦ ()1z z x y Eεσνσσ⎡⎤=-+⎣⎦ 1xy xy G γτ=；1xz xz G γτ=；1yz yz Gγτ={}[]{}E σε=（本构方程，物理方程，弹性矩阵）三、弹性模量的影响因素弹性模量E 越高，在相同应力作用下，弹性变形越小，因此E代表了材料对弹性变形的抗力，或者说代表了材料的刚度（注意：和构件的刚度不同）1. 随原子序数做周期性变化；m k E r=表明E 随原子半径增大而减小（同族元素，原子核最外层电子排列方式相同），亦即随原子间的距离增大而减小。
（各向异性）2. 合金元素和热处理对E 影响较小；即合金化（如果不影响原子间距的话）和热处理对E 基本无影响；3. 温度↑→E ↓（钢：3~4%/100℃）4. 一般的加载速率不影响Es Ev ρ=（钢：v s =5000m/s ，摆锤冲击：4～6m/s ，子弹出膛：1000m/s ） 5. 冷变形稍微降低金属的弹性模量 （钢：下降4％～6％） 四、弹性指标1. 比例极限（σp ）（proportion ） 非比例伸长应力材料弹性变形时应力和应变成严格的正比关系的上限应力（弹性应变和应力成正比关系的最大抗力）p p P A σ=条件（规定）比例极限的确定2. 弹性极限（σe ）材料发生可逆的弹性变形的上限应力值理论上，弹性极限的测定应该是通过不断的加载与卸载，直到能使变形恢复的极限载荷为止；实际上，工程中通常规定以产生规定的某一少量残留变形（如0.005％，0.01％，0.05％）时的应力做为弹性极限，称为条件弹性极限。
（均表征材料对微量塑性变形的抗力）弹性元件（仪表）需要应力应变呈严格线性关系，即灵敏系数为定值应力超过弹性极限，材料便开始发生塑性变形50p σ 1.5tg tg θθ'=固体中的弹性变形以介质中的声速传播ee P A σ=条件弹性极限的确定（有些不允许出现残留变形的工件，例如机床的导轨） 3. 屈服强度（屈服极限）（σs σy 或σ0.2）屈服强度标志着金属对塑性变形的抗力，是工程技术上最为重要的力学性能指标之一。
对于拉伸时出现屈服平台的材料，由于下屈服点再现性较好，故以下屈服应力做为材料的屈服强度。
记为σs 。
但是，更多的材料在拉伸时看不到屈服平台，因而人为地规定当试件发生一定残余塑性变形量时的应力做为材料的屈服强度，称为条件屈服强度。
允许的残余变形量可因机件的服役条件而异。
常用的条件屈服强度为σ0.2，表示残余变形量为0.2％时的应力。
（对于一些特殊机件，如高压容器，为保持严格气密性，其紧固螺栓不允许有微小的残余伸长，要采用σ0.01甚至σ0.001做为条件屈服强度；而对于桥梁、建筑物等大型工程结构的构件则可以容许更大的残余变形量如σ0.5。
因此可见，条件屈服强度和条件弹性极限没有本质的区别。
）4. 弹性比功（W e ）又称弹性应变能密度，弹性比能，弹性应变比能。
金属材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力；是在开始塑性变形前单位体积材料所能吸收的最大弹性变形功。
20122ee e e e e W de e Eσσσ===⎰提高σe ，或降低E 均可提高材料的弹性比功，而提高σe 作用更大（因其为平方），且E 很难改变（如前述）。
弹性元件要求在低应力条件下发生较大的可见变形而又不发生塑性变形。
硅锰钢σe =1200MPa~1600MPa （如60Si2Mn ）弹性元件还多用磷青铜，铍青铜，优点是无磁性，高的σe（1000MPa ），低的弹性模量E （110GPa ），因此灵敏度高。
五、弹性不完善性（弹性不完整性）完善弹性指受到应力作用时立即产生相应的弹性应变，去除应力时弹性应变也随之消失；在应力应变曲线上，加载线和卸载线完全重合，即应力和应变严格同相位。
然而实际的金属材料，即使在弹性变形范围内，应变与应力也并非呈严格的对应关系，即应变不仅和应力有关，还和时间以及加载方式有关，这些与完善弹性性质不同的现象，称为弹性不完善性。
主要包括弹性后效、弹性滞后以及包申格效应（Bauschinger ）。
1. 弹性后效（滞弹性）减震和储能，既要吸收大量变形功，又不允许发生塑性变形淬火+中温回火正弹性后效（111e e e ∆+∆），弹性蠕变；反弹性后效（222e e e ∆+∆）（用于表示弹性后效的大小）应变落后于应力的变化。
对于多晶金属材料，弹性后效与起始变形的非同时性有关，即与各晶粒中应变不一致不均一性有关。
（因此，材料的成分和组织不均匀，弹性后效增大。
具有密排六方晶格的镁，晶格对称性较低（与立方晶格相比），弹性后效强烈；经淬火或冷作硬化的碳钢，弹性后效高达30％（回火300～450℃，弹性后效消失）；另外温度和应力状态对弹性后效也有明显影响）弹性后效明显，会影响仪表中弹性原件的灵敏度。
2. 弹性滞后和内耗相对滞后系数maxB e γ=循环韧性弹性滞后环➢优点弹性滞后，加载时金属所吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即有一部分能量被不可逆地吸收（滞后环面积），称为内耗。
可用于减震（减震元件，例如灰口铸铁，做机器或结构的底座或支架）➢缺点有内耗，如果做为仪表的弹性元件，将降低其灵敏度，另外，乐器中元件（例如琴弦），要求其内耗低，以使声音共鸣而不衰减，音响效果好。
