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第十四章复合材料力学性能_材料的宏微观力学性能复合材料是由两种或多种不同的材料组成，具有独特的力学性能。
因为复合材料由不同材料组成，其宏微观力学性能由材料的组成、结构、形态以及其在应变、应力和温度条件下的变化所决定。
首先，复合材料的宏观性能包括强度、刚度、韧性和耐久性等。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力，可以分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度等。
刚度是指材料对应力的响应程度，可以通过弹性模量来表征。
韧性是指材料在断裂之前能够吸收的能量，可以通过断裂韧性来衡量。
耐久性是指材料在环境条件下长期使用所能保持的性能。
其次，复合材料的微观力学性能包括单根纤维或颗粒的力学性能，以及阵列结构和界面性能。
单根纤维或颗粒材料的力学性能取决于材料的成分、晶体结构、缺陷和纤维的方向。
纤维的方向对复合材料的拉伸、弯曲和剪切等性能有显著影响。
阵列结构是指纤维或颗粒的形态和分布，如纤维间距离、层厚度、纤维排布等。
界面性能是指纤维或颗粒与基体的界面结构以及其相互作用，影响着复合材料整体的性能。
另外，复合材料的力学性能还受到应变、应力和温度的影响。
应变是指物体受力后发生的形变程度，应力是物体单位面积上的力。
复合材料的应变和应力分布不均匀，因为不同材料的应变和应力响应不同，这会导致复合材料整体力学性能的非线性变化。
温度变化也会导致复合材料的线膨胀系数不同，从而对力学性能产生影响。
总体来说，对复合材料力学性能的研究需要考虑宏微观的因素，包括材料成分、结构、形态以及在应变、应力和温度条件下的变化。
这些因素的相互作用决定了复合材料的力学性能。
了解复合材料的力学性能对于材料设计和应用具有重要意义。
第九章宏微观计算材料力学_材料的宏微观力学性能材料的宏微观力学性能是指材料在宏观和微观尺度下的力学行为和性能。
宏观力学性能是指材料在整体上对外加力的响应和表现，包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
微观力学性能是指材料在微观尺度下的组织结构和缺陷对力学性能的影响，包括位错运动、晶格缺陷、相变等。
在宏观尺度下，材料的弹性模量是一个重要的力学性能。
弹性模量反映了材料受力时的变形能力，是材料的刚度系数。
常见的材料如金属、聚合物、陶瓷等具有不同的弹性模量，弹性模量越大，材料的刚度越大，抵抗变形的能力越强。
屈服强度是材料受力后开始发生塑性变形的临界点，它反映了材料抵抗外力引起塑性变形的能力。
断裂韧性反映了材料抵抗断裂的能力，即破坏前材料吸收的能量。
不同材料的断裂韧性也不同，金属通常具有较高的断裂韧性，而陶瓷则通常具有较低的断裂韧性。
在微观尺度下，材料的力学性能与材料内部的位错运动和晶格缺陷密切相关。
位错是材料中的晶格缺陷，它可以通过滑移、螺旋滑移等方式运动，从而引起材料的塑性变形。
位错的数量和运动性质对材料的塑性变形行为有着重要的影响，不同类型的位错运动可导致不同的塑性变形和强化行为。
晶格缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷等，它们对材料的力学性能和缺陷扩展行为有着重要影响。
例如，点缺陷可以降低材料的强度和韧性，而面缺陷可以作为裂纹的起始点，并影响裂纹的扩展行为。
此外，材料的相变行为也是材料力学性能的重要组成部分。
相变是指材料在温度、应力或组分等条件发生变化时，形态和结构也发生变化的过程。
相变可以引起材料的塑性变形、蠕变和强度等力学性能的变化。
例如，材料的固溶体化相变可以改变材料的晶体结构、晶界运动和晶粒尺寸等，从而对材料的力学性能产生影响。
总之，材料的宏微观力学性能是多个因素共同作用的结果，包括材料的组织结构、晶格缺陷和相变行为等。
深入理解和研究材料的宏微观力学性能对于改善材料的性能和开发新型材料具有重要意义。
第2章宏微观破坏力学基础 在实际生活、生产当中，人们到处可以看到材料或者构件“坏”了。
比如，２００８年“五一二”四川汶川大地震顷刻间那么多房屋倒塌，从而造成近９万条活生生的生灵的消失；平时人们还常常见到桥梁坍塌、列车出轨、飞机失事以及各种大小车祸等。
这种例子数不胜数。
作为大学生或者科技工作者，我们有什么责任呢？为什么会有这么多破坏事件呢？应如何防止这些破坏事件发生？材料或者构件为什么会坏呢？从这些毫无规律的破坏事件中是否可以总结出一些规律性的东西出来呢？本章的任务就是阐述如何从这些看似毫无规律性的东西中提取最核心的东西———裂纹，通过裂纹的概念分析破坏的工程问题和科学问题。
本章主要从宏观破坏力学、微观破坏力学和纳观破坏力学三个方面阐述宏微观破坏力学的基本内容。
2畅1 宏观破坏力学分析在一系列的事故中，人们毫无疑问地要问：“材料或者构件为什么会坏？”，从第１章已经知道，任何材料或者构件都不是孤立存在的，它一定受到一定载荷的作用，而受到载荷的作用就会发生变形，变形或者应力达到一定程度以后就会发生破坏。
这正是材料力学的理论基础，即按材料力学中传统强度理论设计工程构件的要求是σ≤［σ］， ［σ］＝σｓk 塑性材料σｂk 脆性材料（２畅１）·35·即要求构件的工作应力σ必须小于或等于材料的许用应力［σ］，这里σｓ是材料的屈服强度，σｂ是材料的抗拉强度，k 是安全系数，一般取k 为１畅３～２畅０。
如果对外加载荷引起的构件应力σ计算准确，所选取试样测得的σｓ（或σｂ）能够准确地代表构件内部材料对破坏的抗力的话，则可适当降低k 。
“使各种工程构件满足式（２畅１）的要求”是传统设计所采用的方法。
但是第二次世界大战以来，世界各国的生产实践表明，按传统强度理论设计的构件，有时会意外地发生低应力断裂事故。
例如２０世纪５０年代美国完全按照传统强度设计与验收的北极星导弹固体燃料发动机压力壳，在发射时却出乎意料地发生低应力脆断，即断裂时的应力远远低于材料的许用应力［σ］。
《材料的宏微观力学性能》教学大纲概要介绍课程名称：材料的宏微观力学性能英文译名：Macro-micro Mechanical Properties of Materials授课对象：材料类大学本科生（必修课）；机械类大学本科生（选修课）；研究生（选修课）。
先修要求：理论力学、材料力学、材料科学基础（金属学）学时安排：作为必修课程的学习、学时数安排为72学时；作为选修课程的学习、学时数安排为48学时。
实验教学：1．必做实验：单向拉伸实验（2学时）；扫描电子显微镜下拉伸实验（2学时）（同时观察材料的宏微观性能）；合金硬度试验（2学时）；金属平面应变断裂韧性KIC实验（2学时）；2．选做实验：切口件拉伸试验（2学时）；弯曲、旋转、压缩实验（2学时）；金属轴向应变疲劳试验（2学时）；裂纹扩展试验（2学时，参观）；高温蠕变及持久强度试验（2学时，参观）；应力腐蚀实验（2学时，参观）；材料的超高温实验（2学时，参观）。
课程说明“材料的宏微观力学性能”的课程教学以材料学科与固体力学学科的交叉为主线，始终体现三个结合(特色)：“科学”(基础理论)与“工程”(工程应用)的结合；“宏观”与“微观”的结合；“结构”(材料)与“功能”材料的结合。
比较全面系统地介绍了材料的宏微观力学性能。
本课程设定为72学时。
分为四个模块，共14章。
其中第一模块讲述本书中所需要的基本理论基础，包括第一章基本的弹塑性理论和第二章的宏微观破坏力学基础，大致占14个学时；本书从第3章到第8章为第二个模块，介绍金属材料的力学性能，分别是金属的基本力学性能、硬度、断裂韧性、疲劳和蠕变、残余应力以及材料在环境介质作用下的力学性能，大致占40个学时；第9章介绍各种计算方法在材料中的应用为一个模块，即宏微观计算材料力学大致6个课时；从第10章到14章介绍特殊材料的力学性能，为第四个模块，主要讲述智能材料、薄膜材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料的力学性能，大致12个课时。
