工程材料力学性能91

材料力学性能材料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。

这些性能参数对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。

在工程实践中，我们需要对材料的力学性能进行全面的了解和评估，以确保材料能够满足工程要求并具有良好的可靠性和安全性。

首先，强度是材料力学性能的重要指标之一。

材料的强度表现了其抵抗外部载荷的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等参数来描述。

强度高的材料在承受外部载荷时不易发生变形和破坏，因此在工程结构和设备中得到广泛应用。

此外，韧性是衡量材料抗破坏能力的重要指标，它反映了材料在受到冲击或挤压时的变形和吸能能力。

韧性高的材料能够在受到冲击载荷时发生一定程度的塑性变形而不破坏，因此在制造高应力、高载荷的零部件和结构中具有重要意义。

此外，材料的硬度也是其力学性能的重要指标之一。

硬度反映了材料抵抗划痕和穿刺的能力，通常通过洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等参数来描述。

硬度高的材料具有较高的耐磨性和耐划痕性，适用于制造刀具、轴承、齿轮等零部件。

此外，材料的塑性也是其力学性能的重要指标之一。

塑性反映了材料在受到外部载荷作用下发生变形的能力，通常通过延伸率、收缩率、冷弯性等参数来描述。

塑性好的材料能够在受到外部载荷时发生较大的变形而不破坏，适用于制造成形性零部件和结构。

总之，材料力学性能是材料工程中的重要内容，对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。

在工程实践中，我们需要全面了解和评估材料的强度、韧性、硬度、塑性等性能参数，以确保材料能够满足工程要求并具有良好的可靠性和安全性。

希望本文能够对材料力学性能的研究和应用提供一定的参考和帮助。

一、概述T91／P91 钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广的应用。

虽然说T91／P91钢在我国使用和研究已有十多年的历史，一些单位在掌握该钢焊接工艺方面积累了一些经验，并且由国家电力公司电源建设部下发了《T91／P9l钢焊接工艺导则》指导性文件，但在施工现场施焊时，该钢的焊接质量问题仍时有发生。

这表明，一方面是对该钢焊接性的理解不够深人；另一方面对配套焊接工艺关键技术的控制尚不到位。

换言之，对引进钢种及其焊接工艺的消化、吸收以及国产化工作仍须继续进行。

关于T91／P91钢焊接的研究文献逐年增多，电厂机组成功应用的范例无一不与其采用的焊接工艺密切相关。

由于接头的组合类型、管子的规格尺寸(直径和壁厚)不同，焊接所匹配的工艺各异，因而继续开展T9l／P91钢焊接性及其配套工艺的研究，对探寻工艺控制接头性能机理，以及创新工艺核心技术很有必要。

为此，本文特意将典型焊接工艺与该钢焊接性问题相联系，综合评述该钢焊接工艺的特点及其应用。

该项工作对推动T91／P91钢焊接工艺的进一步完善，提高锅炉使用寿命，具有积极的意义和参考价值。

二、T91／P91钢简介随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀等性：能提出更高要求。

为此，世界主要的工业发达国家进行了大量研究，先后开发出系列新型铁索体型耐热钢，并成功地用于大容量火力发电机组，其中高CT型9Cr1 MoVNbN耐热钢即为T91／P91钢。

20 世纪70年代美国在试验室改进原有的9Cr1 Mo钢，80年代初确定改良型钢为T91／P 91钢，接着1983年T91／P91钢获美国ASME认可。

80年代末德国从F12钢转向使用T9l／P91钢，90年代初日本大力推广T91／P91钢。

目前世界主要生产锅炉管和大直径厚罐管的钢厂，均已完成了T91／P91钢工业化生产研究，其中日本、德国、法国等国家的铡厂已向全世界供应T91／P9l钢管。

工程材料力学性能1. 引言工程材料力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能特征。

能够准确评估材料的力学性能对于工程设计和材料选择具有重要意义。

本文将介绍一些常见的工程材料力学性能参数及其测试方法。

2. 抗拉强度抗拉强度是衡量材料抗拉能力的指标，通常用Mpa（兆帕）表示。

该值表示材料能够承受的最大拉伸力。

一般情况下，抗拉强度越高，材料的抗拉性能越好。

抗拉强度的测试可以通过拉伸试验来完成。

在拉伸试验中，标准试样会受到均匀的拉力，直到发生材料破裂。

通过测量试样的最大载荷和横截面积，可以计算出抗拉强度。

3. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性和变形能力的指标，通常用Gpa （千兆帕）表示。

弹性模量越大，材料的刚性越好，变形能力越小，即材料在外力作用下不容易发生变形。

弹性模量的测试可以通过弹性试验来完成。

在弹性试验中，标准试样会受到一定的载荷，然后释放。

通过测量载荷-变形关系的斜率，即应力-应变的比值，可以计算出弹性模量。

4. 屈服强度屈服强度是材料在拉伸过程中突破弹性极限后的抗拉能力，通常用Mpa表示。

屈服强度代表了材料的韧性和延展性。

材料的屈服强度越高，其抗变形性能越好。

屈服强度的测试可以通过拉伸试验或压缩试验来完成。

在拉伸试验中，标准试样会受到逐渐增加的拉力，直到发生塑性变形。

通过测量试样的屈服点和横截面积，可以计算出屈服强度。

5. 硬度硬度是衡量材料抗外界划痕和压痕能力的指标。

常见的硬度测试方法包括布氏硬度（HB）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRC）等。

硬度测试方法根据材料的硬度特性进行选择。

例如，布氏硬度适用于较软的金属材料，而维氏硬度适用于硬度较高的金属材料。

硬度的测试结果通常以单位压力下形成的压痕直径或者硬度值表示。

6. 断裂韧性断裂韧性是衡量材料抵抗破裂扩展的能力以及吸收塑性能力的指标。

常用的断裂韧性测试包括冲击试验和拉伸试验。

冲击试验通常用于低温下材料的断裂韧性测试。

在冲击试验中，冲击试样受到快速施加的冲击载荷，通过测量试样的断裂能量和断口形貌，可以评估材料的断裂韧性。

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。

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

这些性能直接影响着材料在工程领域的应用，因此对材料力学性能的研究和评价显得尤为重要。

首先，强度是材料力学性能中的重要指标之一。

材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等来表示。

不同材料的强度差异很大，例如金属材料的强度通常较高，而塑料和橡胶等材料的强度相对较低。

材料的强度直接影响着材料在工程中的承载能力和使用寿命。

其次，韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。

韧性高的材料在受到外力作用时能够延展变形而不易断裂，这对于一些需要承受冲击或振动载荷的工程结构来说尤为重要。

例如，航空航天领域对材料的韧性要求较高，以确保飞行器在受到外部冲击时能够保持结构完整。

此外，硬度是材料力学性能中的重要参数之一。

材料的硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等来表示。

硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于一些对材料表面要求较高的工程领域，例如汽车制造、船舶建造等。

最后，塑性是材料力学性能中的重要特性之一。

材料的塑性是指材料在受到外力作用时能够发生塑性变形而不断裂，这对于一些需要进行成形加工的工程材料来说尤为重要。

例如，金属材料的塑性使其能够通过锻造、轧制等工艺进行成形，从而制备出各种复杂的零部件。

综上所述，材料力学性能是材料工程领域中的重要研究内容，不同的材料力学性能对材料的应用具有重要的影响。

因此，对材料力学性能的研究和评价具有重要的意义，可以为工程领域的材料选择和设计提供重要的参考依据。

材料力学性能的计算模拟研究材料力学性能的计算模拟在近年来得到了越来越多的关注。

从材料的设计到工程的实施，计算模拟技术为我们提供了非常强大的支持。

本文旨在探讨材料力学性能的计算模拟研究，着重介绍一些常用的模拟方法和工具，以及它们的一些应用案例。

一、材料力学性能的计算模拟方法材料力学性能的计算模拟方法涵盖的范围非常广泛，这里只介绍一些常用的方法，包括原子分子动力学模拟、有限元分析、计算流体力学等。

1. 原子分子动力学模拟原子分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的模拟方法。

该方法以原子或分子为研究对象，通过计算不同的参数（如能量、温度、压力等）来推测材料的力学性能。

原子分子动力学模拟的主要优点在于其可以精确地计算材料中原子或分子的运动，从而揭示出材料中微观结构与力学性能的关联。

2. 有限元分析有限元分析是一种将连续体划分为有限数量的元素，并通过数值方法计算这些元素之间的相互作用以描述整个材料行为的方法。

该方法广泛应用于弹性力学、流体力学、热力学等领域。

有限元分析的主要优点在于它能够准确地描述复杂的材料结构，并预测材料的力学性能。

3. 计算流体力学计算流体力学是一种基于数学模型和数值方法对流体流动进行计算与分析的技术。

与有限元分析类似，计算流体力学可以通过计算流体的方程式来分析材料的力学行为。

在材料科学领域中，计算流体力学的应用主要涉及到材料的流变学和表面润湿性等方面的研究。

二、常用的材料力学性能计算模拟工具除了计算模拟方法，还有一些常用的工具可以辅助材料力学性能的计算模拟。

这些工具包括LAMMPS、ANSYS、ABAQUS等。

1. LAMMPSLAMMPS是一套基于分子动力学模拟的开源软件，旨在模拟大规模、复杂的分子系统。

LAMMPS支持多种力场模型，并具有高度可扩展性和可配置性。

它主要应用于材料科学领域的分子模拟、金属熔体、粘弹力学等方面的研究。

2. ANSYSANSYS是一套商用的有限元分析软件，可用于建模和分析材料力学、流体力学、热力学等领域的问题。

1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。

3.抗拉强度（σb）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。

它表示钢材抵抗断裂的能力大小。

与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。

设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。

4.伸长率（δs）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。

5.屈强比（σs/σb）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。

屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。

6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。

它是金属材料的重要性能指标之一。

一般硬度越高，耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

⑵洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

它是用一个支持角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

11决定金属屈服强度的因素有哪些12内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。

外在因素：温度、应变速率和应力状态。

试举出几种能显着强化金属而又不降低其塑性的方法。

固溶强化、形变硬化、细晶强化试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。

何谓拉伸断口三要素影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。

上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化断裂强度与抗拉强度有何区别抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，由于出现颈缩两者并不相等。

裂纹扩展受哪些因素支配答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。

试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。

答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。

压缩试验的特点及应用：（1）单向压缩的应力状态软性系数a=2，因此，压缩试验主要用于脆性材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。

（2）压缩与拉伸受力方向不仅相反，且两种试验所得的载荷变形曲线、塑性及断裂形态也存在较大的差别，特别是压缩不能使塑性材料断裂，故塑性材料一般不采用压缩方法试验。

（3）多向不等压缩试验的应力软性系数a＞2，故此方法适用于脆性更大的材料，它可以反映此类材料的微小塑性差异。