材料的力学性能1

材料的力学性能包括材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括强度、韧性、硬度、塑性等方面。

这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。

下面将分别介绍材料的力学性能。

首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。

材料的强度可以分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度等。

拉伸强度是指材料在拉伸作用下抵抗破坏的能力，压缩强度是指材料在压缩作用下抵抗破坏的能力，剪切强度是指材料在剪切作用下抵抗破坏的能力。

强度的大小直接影响着材料的使用安全性和可靠性，因此在材料选择和设计中需要充分考虑材料的强度。

其次，韧性是材料在外力作用下抵抗破坏的能力。

韧性是材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。

断裂韧性是指材料在受到外力作用下能够吸收能量并抵抗断裂的能力。

韧性越大，材料在外力作用下越不容易发生断裂，具有更好的抗破坏能力。

因此，韧性是衡量材料抗破坏能力的重要指标之一。

另外，硬度是材料抵抗划伤、压痕和穿透的能力。

硬度是材料抵抗外力作用而不易产生形变或破坏的能力。

硬度的大小直接影响着材料的耐磨性和耐久性，对于一些需要长期使用的材料来说，硬度是一个非常重要的性能指标。

最后，塑性是材料在外力作用下发生形变的能力。

塑性是指材料受到外力作用后能够发生持久性形变的能力，通常用屈服点和延伸率来表示。

塑性越大，材料在外力作用下发生形变的能力越强，具有更好的加工性能和变形能力。

总的来说，材料的力学性能是材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括强度、韧性、硬度、塑性等方面。

这些性能直接影响着材料的使用安全性、耐久性和加工性能，对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。

因此，在材料研究和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，以确保材料的使用安全和可靠。

2020/5/4
❖ 二、 弹性模数（弹性模量）刚度1
❖ 材料产生单位弹性应变时，所需要的弹性应力。即材料产 生100％弹性变形时所需要的应力。
❖ σ＝Eε τ＝Gγ ，E = 2 (1+ )G
❖ E拉伸时杨氏模数105，G切变模数MPa，比弹性模数 （比刚度）E/ρ 单位m，将纵向应变el 与横(径)向应变er
m值越低，则为使位错运动速率变化所需的应 力变化就越大，屈服现象越明显。bcc金属的m值 一般小于20，所以具有较明显的屈服现象；而fcc 金属的m值大于100～200，屈服现象就不太明显。
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• 2、 屈服强度：材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形 的能力
• σs工程意义： • • ① 作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的
• 4、 微观组织 • 金属材料组织不敏感性。 • 热处理（显微组织）对弹性模量的影响不大。如
晶粒大小对E值无影响；第二相的大小和分布对 E值的影响也很小；淬火后E值稍有下降，但退 火后又恢复到原来的水平
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冷塑性变形对E值稍有降低，一般在4％～6％，这与出现 残余应力有关。当塑性变形量很大时，因产生形变织构 而使E值出现各向异性，此时沿变形方向E值最大。
韧
脆
性ห้องสมุดไป่ตู้断
断裂
性 断
裂
裂
静载荷
？ 韧性断裂
低温 ？ 低碳钢 ？ 常温
脆性断裂 ？
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冲击载荷
• 第一节 力--伸长曲线和应力、应变曲线
单向静载拉伸试验 试验温度确定
是应用最广泛的材料力 应力状态确定
学性能测试方法。
加载速率确定
可测试

材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。

这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。

下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。

首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。

强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。

例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。

韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。

例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。

再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。

硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。

例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。

最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。

具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。

例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。

综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。

强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。

因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。

材料物理性能课后习题答案材料物理性能习题与解答目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表)(0114.0105.310101401000940cmEAlFlEll=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε10909.40⨯0851.01=-=∆=AAllε名义应变1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。

解：根据 可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。

证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：)21(3)1(2μμ-=+=B G E )(130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈⨯=+⨯=+=μ剪切模量)(390)(109.3)7.01(3105.3)21(388MPa Pa E B ≈⨯=-⨯=-=μ体积模量.,.,11212121212121S W VS d V ld A Fdl W W S W VFdl Vl dl A F d S l l l l l l ∝====∝====⎰⎰⎰⎰⎰⎰亦即做功或者：亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量).1()()(0)0()1)(()1()(10//0----==∞=-∞=-=e e e Et t t σσεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四
滑移面－原子最密排的晶面 滑 移
滑移方向－原子最密排方向 系
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四 <110>
(111)
体心立方
面心立方
密排六方
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四
例如，温度升高时，bcc金属可能沿{112}及 {123}滑移，这是由于高指数晶面上的位错源容 易被激活。轴比为1.587的钛(hcp)中含有氧和氮 等杂质时，若氧含量为0.1％，滑移面为(1010)， 当氧含量为0.01％时，滑移面变为(0001)。由于 hcp金属只有三个滑移系，所以其塑性较差，并 且这类金属塑性变形程度与外加应力方向有很大 关系。
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四 τ
图1-15 晶体中通 过位错运动造成 滑移的示意图
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四
位错运动过程中滑移面上原子位移情况如
图1-16所示。当晶体通过位错运动产生滑移时，
只在位错中心的少数原子发生移动，而且它们
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四 滑移变形的特点： 滑移只能在切应力作用下发生，产生 滑移的最小切应力称为临界切应力；
滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面 和晶向发生，这是因为原子密度最大的 晶面和晶向之间的间距最大，原子结合 力最弱，产生滑移所需切应力最小。
2021年10月28日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期四
为了降低两个不全位错间

比强度 30～37 23～36 90～111
3. 塑性指标：
塑性变形： 不可恢复的永久变形。塑性是表征材料断
裂前具有塑性变形的能力。
断后伸长率δ（δ5、δ10）：
断后试样标距伸长量与原始标距之比的百分率，
即： LKL010% 0
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
材料的静载力学性能指标：
主要有强度、塑性、硬度等。
1.2.1 拉伸试验
1.2.1 拉伸试验
GB/T228-2002
标准拉伸试样
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线
应力-应变曲线
应力σ＝F / S0
应变ε＝Δl / l0
1.2.1 拉伸试验
试样在拉伸时的伸长和断裂过程 a）试样 b）伸长 c）产生缩颈 d）断裂
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
其实，试样在超过弹性极限的外力作用下，即 在bc段．就已开始产生塑性变形。不过，此时 所产生的塑性变形量甚微，不易觉察罢了。而 当达到屈服阶段时，则塑性变形突然增加。因 此，可以把这种拉力不增加而变形仍能继续增 加的现象，表观上看作是金属从弹性变形阶段 到塑性变形阶段的—个明显标志。
适用范围:
➢ 测量薄板类 ➢ HV≈HBS
维氏硬度的特点
HV值不随载荷变化，即不同载荷下的HV可 相互比较；
测量精度高，测量范围广； 特别适用于测定工件表面硬化层、金属镀 层及薄片金属的硬度。
4. 显微硬度
测试原理：
与维氏硬度完 全相同，只是所用 载荷要小得多。常 用于测定材料中某 个相的硬度。
培训目的
工程材料学-1材料的力学性能

应变硬化的意义： 1、使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证 机件安全； 2、应变硬化与塑性变形适当配合可使金属进行均 匀塑变； 3、是强化金属的重要工艺手段之一。
应变硬化机理：塑变过程中位错的运动有关。
应变硬化指数
在金属材料拉伸真实应力应变曲线上的均匀塑变 n 阶段，应力与应变满足：
S Ke
d dt
A
O
0
金属、陶瓷的蠕变曲线 时间t
I阶段：AB段，减速蠕变阶段 II阶段：BC段，恒速蠕变阶段 III阶段：CD段，加速蠕变阶段
（2）影响蠕变曲线形状的因素 温度和应力都影响蠕变曲线的形状：
温度升高时，形变速率加快，恒定蠕变阶段缩短。
应力增加时，曲线形状的变化类似与温度。
应 变
Fp—比例极限对应的试验力 A0—原始截面积
弹性极限σe—由弹性变形过渡到塑性变形时的应力。
Fe—弹性极限对应的试验力 A0—原始截面积
1.3 塑性变形
一、塑变及塑性的定义 塑变——材料微观结构的相邻部分产生永久性位移， 但并不引起材料破裂的现象。 塑性——材料在外加应力去除后仍保持部分应变的 特性。
无机材料： 先是弹性形变(较小)，然后不发生塑性形变 (或很小)而直接脆性断裂。
船身断裂，一分为二的油轮
性，形变或塑性形变很小。
脆性材料的应力－应变曲线
延性材料(金属材料) ：有弹性形变和塑性形变。
延性材料的应力－应变曲线
弹性材料 (橡胶) ：弹性变形很大，没有残余形 变(无塑性形变)。
弹性材料的应力－应变曲线
1.2 弹性形变
弹性形变——当外力去除后，能恢复到原来形状
和尺寸的形变。 特点：可逆性、变形量很小（<0.5~1%） 可逆性：受力作用后产生形变，卸除载荷后，形 变消失。

AB eO
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。
时间
应力
A
B
O
ea
c d
H
应变
b
图1-7. 滞弹性示意图
2021年11月12日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期五
影响因素 材料成分；组织；实验条件；
材料的组织越不均匀，滞弹性越明显。如钢 淬火或塑性变形后，增加了组织的不均匀性，滞 弹性倾向增大。
如图1-9所示，设Tk和 Tk+1为自由振动相邻振幅 的大小，则循环韧性：
ln
Tk Tk 1
图1-9. 自由振动衰减曲线
2021年11月12日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期五
循环韧性的意义：材料的循环韧性越高，则机 件依靠材料自身的消振能力越好。因此，高的 循环韧性对于降低机械噪声，抑制高速机械振 动，防止共振导致疲劳断裂是非常重要的。飞 机螺旋桨、气轮机叶片需要高δ；而追求音响效 果的元件如音叉、簧片等要低δ；灰铸铁的δ 大，常用来作机床的床身、发动机的缸体和支 架等。
p和t是在试样加载时直接从应力-应 变曲线上测量的，而r则要求卸载测量。由
于卸载法测定比较困难，而且效率低，而 加载中测试半径效率高，而且易于实现测 量的自动化，所以在材料屈服抗力评定中
更趋于采用p和t。而t在测试上比p方便， 所以，在大规模工业生产中，一般采用t的
测定方法提高效率。
2021年11月12日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期五
2021年11月12日 第一章 单向静载下材料的力学性能 星期五
在仪表和精密机械中，选用重要传 感元件的材料时，需要考虑滞弹性问 题，如长期受载的测力弹簧、薄膜传感 件等，如选用的材料滞弹性比较明显， 会使仪表精度不足甚至无法使用。还有 经过较直的工件放置一段时间以后又会 弯曲，就是由于滞弹性造成的。

工程材料力学性能复习重点选择：20 填空:20 名词解释：10 简答计算：50一．选择题（10道从下面抽，10道英语出题）1.材料力学性能研究的问题不涉及（物理问题）。

2.工程材料在使用过程中（弹性变形）是不可避免的。

3.工程构件生产过程（提高）塑性，（降低）强度。

4.工程构件使用过程（降低）塑性，（提高）强度。

5.断裂力学解决（含缺陷材料）抗断裂方面的问题。

6.拉伸试样直径一定，标距越长则测出的抗拉强度值（越低）。

7.拉伸试样直径一定，标距越长则测出的延伸率（越低）8.拉伸试样直径一定，标距越长则测出的断面收缩率（不变）。

9.拉伸试样的标距长度I 0应满足关系式（I 0=5.650A 或I 0=10d 0）。

10.均匀变形阶段，金属的伸长率与截面收缩率通常满足关系式（δ=ψ/(1-ψ)）。

11.长材料甲δ10=18%，短材料乙δ5=18%，则两种材料的塑性（甲>乙）。

12.表征脆性材料的力学性能的参量是（E ）、（σb ）。

13.在设计时用来确定构件截面大小的机械性能指标(σb ,σ0.2)14.10mm 直径淬火钢球，加压3000kg ，保持30s ，测得布氏硬度为150的正确表达方式为（150HBS10/3000/30）。

15.（韧窝断口）是非脆性断裂。

16.裂纹体变形的最危险形式是（张开型）。

17.表示的是（持久强度）。

18.晶粒度越小，耐热性（越差）。

19.真空应力应变曲线在拉伸时位于工程应力应变曲线的（左上方）。

20.若材料的断面收缩率小于延伸率，则属于（低塑性）材料21.材料的弹性常数是（E ）、（G ）、（ν）。

22.影响弹性模量最基本的原因是（点阵间距）。

23.加载速率不影响材料的（弹性）。

24.机床底座用铸铁制造的主要原因是价格（低），内耗（高），模量（大）。

25.多晶体金属塑性变形的特点是（不同时性，不均匀性，相互协调性）。

26.细晶强化不适用于（高温）27.位错增殖理论可用于解释（屈服现象）和（形变强化）。

（2）拉伸机
万能材料试验机
a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
（3）拉伸试验
拉伸试验视频1
(a)试样
(b)伸长
(c)产生缩颈
(d)断裂
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验视频1回顾
2、低碳钢拉伸曲线
OA＇ 弹性变形阶段 A＇ABC 屈服阶段 CD 强化阶段 DE 缩颈阶段
脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
金属材料的力学性能又称为机械性能，是指金属
在外力作用下所反映出来的性能。 具体的说就是金属材料在受到拉伸、压缩、弯曲、 扭转、冲击、交变应力时，对变形与断裂的抵抗能力。

材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为 变形。


外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。
外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
Fs s ( MPa) Ao
式中Fs——试样产 生屈服时所承受的最大 载荷，N ； Ao——试样原始截 面积，mm2。

对于高碳淬火钢、铸铁等材料，在拉伸试验中没 有明显的屈服现象，无法确定其屈服强度。 国标GB228-2002规定，一般规定以试样产生 0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服强度， 称为条件屈服强度，用σr0.2表示。
强度 塑性 硬度 韧性 疲劳强度
复习巩固
1、金属的力学性能包括哪些指标？ 2、什么是强度？衡量材料强度的指标是什么？
强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性 变形和断裂的能力。 强度指标主要有屈服极限和强度极限。
复习巩固
1、金属的力学性能包括哪些指标？ 2、什么是强度？衡量材料强度的指标是什么？ 3、设计零件主要依据哪种强度指标？
练一练：举几个日常生活中弹性变形和塑性变形的例子

第一章材料的力学性能一、选择题1、fsd表示( B )A、钢筋抗压强度设计值；B、钢筋抗拉强度设计值；C、钢筋抗拉强度标准值2、C30混凝土中的“ 30”表示(A )A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k 30MP a .?B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck 30MP a .?C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk 30MP a3、混凝土的强度等级以(A )表示A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu，k;B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck;C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk4、测定混凝土的立方体抗压强度标准值fcu ,k，采用的标准试件为( A )A、150mm 150mm 150mm ；B、450mm 150mm 150mm ；450mm 450mm 450mmC、5、测定混凝土的轴心抗压强度时,试件涂油和不涂油相比，( B ) 的测定值大。

A、涂油；B不涂油;C、一样大6、钢筋混凝土构件的混凝土的强度等级不应低于( A ) 。

A、C20；B、C25；C、C307、钢筋混凝土构件中的最大的粘结力出现在( A ) 。

A、离端头较近处；B、靠近钢筋尾部；C、钢筋的中间的部位8、预应力混凝土构件所采用的混凝土的强度等级不应低于( C) 。

A、C20；B、C30；C、C40二、问答题1、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。

对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。

2、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。

它反映结构可靠性的潜力及材料的利用率。

3、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？答：按标准方法制作、养护的边长为150mm勺立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

试件尺寸越小，抗压强度值越高。

4、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗压强度有什么关系？答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。

材料内部的相变(如多晶型转变、有序化转变、铁 磁性转变以及超导态转变等)都会对弹性模量产生 比较明显的影响，其中有些转变的影响在比较宽 的温度范围里发生，而另一些转变则在比较窄的 温度范围里引起模量的突变，这是由于原子在晶 体学上的重构和磁的重构所造成的。
1.2.3 无机材料的弹性模量
表 1-1 一些工程材料的弹性模量、熔点和键型
气孔的影响
EE 0(11.9P0.9P 2)
图1-13 弹性模量E与气孔率的关系
1.2.5 弹性形变的机理
Ks

F

=tan
图 1-15 原子间振动模型
（a）双原子的作用力F(r) 与距离的关系； (b) 相互作用力U(r) 与距离的关系
图1-14 双原子的作用力F(r)及其相互作用力U(r)曲线
1.8 裂纹的起源与扩展 1.9 材料的疲劳 1.10 显微结构对材料脆性断裂的影响 1.11 提高材料强度及改善脆性的途径 1.12 复合材料 1.13 材料的硬度
1 材料的力学性能
在介绍应力-应变曲线的基础上，介绍材料的弹性 变形、塑性变形、高温蠕变及其它力学性能的理 论描述、产生的原因、影响因素。从断裂的现象 和产生、断裂力学的原理出发，通过理论结合强 度、应力场的分析，阐述断裂的判据，应力场强 度因子、平面应变断裂韧性、延性断裂、脆性断 裂、沿晶断裂、静态疲劳的概念，并根据此判据 来分析提高材料强度及改进材料韧性的途径。
第一章性形变力学性能指标 ——弹性模量和泊松比的物理意义
掌握无机非金属材料弹性形变的微观机理
塑性形变
掌握塑性形变的概念及特点
掌握晶格滑移的条件
了解
滞弹性和粘弹性
断裂性能
第一章 材料的力学性能

②各晶粒塑性变形的相互制约与协调
原因：各晶粒之间变形具有非同时性。
要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导 致晶体分裂） 条件：独立滑移系5个。（保证晶粒形状的自由变 化）
3 形变织构和各向异性
（1）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈 择优取向的组织。 丝织构：某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉 拔时形成） （2）类型 板织构：某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋 于平行于主变形方向。（轧制时形成）
长时间回火处理: 钢: 300~450℃, 铜合金:150~200 ℃
2、弹性滞后
---- 非瞬间加载条件下的弹性后效。 加载和卸载时的应力应变曲线不重合 形成一封闭回线 ------ 弹性滞后 环

0
e
物理意义
• 加载时消耗的变形功大于卸载时释放的变形功。 或，回线面积为一个循环所消耗的不可逆功。 • • 这部分被金属吸收的功，称为内耗。 ⑵循环韧性 若交变载荷中的最大应力超过 金属的弹性极限，则可得到塑性滞后环。
b
均匀变形阶段
典型的应力-应变曲线
s= 0.2 淬火高碳钢、 玻璃、陶 瓷 正火、调质 退火的碳 素结构钢、 低合金结 构钢
有色金属、经 冷变形的钢、 经低中温回 火的结构钢
s
（ a）

e
（ b）
e
（c）
e
高锰钢、铝青铜、 锰青铜
冷拔钢丝、 受强烈硬 化的材料
b 纯铜、纯铝
（ d）
2）屈服点 呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样 在外力不增加(保持恒定)仍能继续伸长 时的应力称为屈服点，记为σs； 3）上屈服点
试样发生屈服而力首次下降前的最大应 力称为上屈服点，记为 4）下屈服点 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）时屈服阶段中的最小应力 称为下屈服点，记为σsl

一.名词解释1. 弹性比功（ae）：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。

2.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。

3.循环韧性：在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力4.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变约为1%—4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度，下同）增加；反向加载规定残余伸长应力降低（特别是极性极限或屈服强度，下同）增加；反向加载规定残余伸长应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低）的现象，称为包申格效应。

5.解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面。

6.塑性：经塑形变形而不破坏的能力。

脆性：材料受外力后其内部产生裂纹并断裂的性质韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力或指材料抵抗裂纹扩展的能力。

静力韧度：金属材料在静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功定义为静力韧度。

7.解理台阶：沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交形成的。

8.河流花样：裂纹扩展，同号台阶汇合，异号台阶消失形成河流状花样。

9.解理面：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。

由于与大理石的断裂相似，所以称这种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂：裂纹穿过晶内沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展11.韧脆转变：随温度降低，材料屈服强度急剧增加，塑性和冲击功减小的现象。

12.洛氏硬度：以一定的压力将压头压入试样表面，以残留于表面的压痕深度来表示材料的硬度。

13.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变约为1%—4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度，下同）增加；反向加载规定残余伸长应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低）的现象。

14.低温脆性：.材料的冲击韧度值随温度的降低而减小，当温度降低到某一温度范围时，冲击韧度急剧下降，材料由韧性状态转变为脆性状态。

《材料的力学性能》第一章 材料的拉伸性能名词解释：比例极限P σ，弹性极限e σ，屈服极限s σ，屈服强度0.2σ，抗拉强度b σ，延伸率k δ，断面收缩率k ψ（P7-8），断裂强度f σ（k σ），韧度（P10）1、拉伸试验可以测定那些力学性能？对拉伸试件有什么基本要求？ 答：拉伸试验可以测定的力学性能为：弹性模量E ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，延伸率δ，断面收缩率ψ。

2、拉伸图和工程应力-应变曲线有什么区别？试验机上记录的是拉伸图还是工程应力-应变曲线？答：拉伸图和工程应力—应变曲线具有相似的形状，但坐标物理含义不同，单位也不同。

拉伸图横坐标为伸长量（单位mm ），纵坐标为载荷（单位N ）；工程应力-应变曲线横坐标为工程应力（单位MPa ），纵坐标为工程应变（单位无）。

试验机记录的是拉伸图。

3、脆性材料与塑性材料的应力-应变曲线有什么区别？脆性材料的力学性能可以用哪两个指标表征？答：如下图所示，左图近似为一直线，只有弹性变形阶段，没有塑性变形阶段，在弹性变形阶段断裂，说明是脆性材料。

右图为弯钩形曲线，既有弹性变形阶段，又有塑性变形阶段，在塑性变形阶段断裂，说明是塑性材料。

脆性材料力学性能用“弹性模量“和”脆性断裂强度”来描述。

4、塑性材料的应力-应变曲线有哪两种基本形式？如何根据应力-应变曲线确定拉伸性能？答：分为低塑性和高塑性两种，如下图所示。

左图曲线有弹性变形阶段与均匀塑性变形阶段，没有颈缩现象，曲线在最高点处中断，即在均匀塑性变形阶段断裂，且塑性变形量小，说明是低塑性材料。

右图曲线有弹性变形阶段，均匀塑性变形阶段，颈缩后的局集塑性变形阶段，曲线在经过最高点后向下延伸一段再中断，即在颈缩后的局集塑性变形阶段断裂，且塑性变形量大，说明是高塑性材料。

5、何谓工程应力和工程应变？何谓真应力和真应变？两者之间有什么定量关系？答：6、如何测定板材的断面收缩率？答：断面收缩率是材料本身的性质，与试件的几何形状无关，其测试方法见P8。

第一章材料的力学性能一、名词解释1、力学性能：材料抵抗各种外加载荷的能力，称为材料的力学性能。

2、弹性极限：试样产生弹性变形所承受的最大外力，与试样原始横截面积的比值，称为弹性极限，用符号σe表示。

3、弹性变形：材料受到外加载荷作用产生变形，当载荷去除，变形消失，试样恢复原状，这种变形称为弹性变形。

4、刚度：材料在弹性变形范围内，应力与应变的比值，称为刚度，用符号E表示。

5、塑性：材料在外加载荷作用下，产生永久变形而不破坏的性能，称为塑性。

6、塑性变形：材料受到外力作用产生变形，当外力去除，一部分变形消失，一部分变形没有消失，这部分没有消失的变形称为塑性变形。

7、强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，称为强度。

8、抗拉强度：材料在断裂前所承受的最大外加拉力与试样原始横截面积的比值，称为抗拉强度，用符号σb表示。

9、屈服：材料受到外加载荷作用产生变形，当外力不增加而试样继续发生变形的现象，称为屈服。

10、屈服强度：表示材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力，即材料抵抗微量塑性变形的能力，用符号σs表示。

11、σ0.2：表示条件屈服强度，规定试样残留变形量为0.2％时所承受的应力值。

用于测定没有明显屈服现象的材料的屈服强度。

12、硬度：金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力，即材料抵抗局部塑性变形的能力，称为硬度。

13、冲击韧度：材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力，称为冲击韧度，用符号αk表示。

14、疲劳：在交变载荷作用下，材料所受的应力值虽然远远低于其屈服强度，但在较长时间的作用下，材料会产生裂纹或突然的断裂，这种现象称为疲劳。

15、疲劳强度：材料经无数次应力循环而不发生断裂，这一应力值称为疲劳强度或疲劳极限，用符号σ-1表示。

16、蠕变：材料在高温长时间应力作用下，即使所加应力值小于该温度下的屈服极限，也会逐渐产生明显的塑性变形直至断裂，这种现象称为蠕变。

17、磨损：由两种材料因摩擦而引起的表面材料的损伤现象称为磨损。

材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等。

这些性能对于材料的工程应用具有重要意义，影响着材料的可靠性和安全性。

下面将从几个方面对材料的力学性能进行介绍。

首先，弹性模量是衡量材料刚度的重要指标。

弹性模量越大，材料的刚度越高，它能够反映材料在受力时的变形能力。

一般来说，金属材料的弹性模量较高，而塑料和橡胶等弹性体的弹性模量较低。

弹性模量的大小直接影响着材料的应力应变关系，对于材料的设计和选用具有重要的指导意义。

其次，屈服强度是材料在受力过程中发生塑性变形的临界点。

当材料受到外力作用时，首先会出现线性弹性变形，当达到一定应力值时，材料会发生塑性变形，这个应力值就是屈服强度。

屈服强度的大小决定了材料的抗塑性变形能力，也是衡量材料抗拉伸、抗压性能的重要参数。

另外，断裂强度是材料在受力过程中发生断裂的临界点。

当材料受到外力作用时，当应力达到一定值时，材料会发生断裂。

断裂强度是衡量材料抗断裂能力的重要参数，也是材料设计和选用的重要参考。

除了以上几个重要的力学性能参数外，材料的硬度、韧性、疲劳性能等也是影响材料力学性能的重要因素。

硬度是材料抵抗划痕和压痕的能力，韧性是材料抗冲击和断裂的能力，疲劳性能是材料在交变应力作用下的抗疲劳能力。

这些性能参数综合影响着材料在不同工程应用中的使用性能。

总的来说，材料的力学性能直接关系着材料的可靠性和安全性，对于材料的设计、选用和应用具有重要的指导意义。

因此，我们在工程实践中需要充分了解材料的力学性能参数，合理选择材料，确保工程的安全可靠。

同时，也需要不断开展材料力学性能的研究，提高材料的性能，推动工程材料的发展和应用。