第一章无机材料的受讲义力形变
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第一章无机材料的受力形变1 简述正应力与剪切应力的定义2 各向异性虎克定律的物理意义3 影响弹性模量的因素有哪些?4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。
5 什么是应力松弛与应变松弛?6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么?7 产生晶面滑移的条件是什么?并简述其原因。
8 什么是滑移系统?并举例说明。
9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。
10 晶体塑性形变的机理是什么?11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。
12 影响晶体应变速率的因素有哪些?13 玻璃是无序网络结构,不可能有滑移系统,呈脆性,但在高温时又能变形,为什么?14 影响塑性形变的因素有哪些?并对其进行说明。
15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂?16 高温蠕变的机理有哪些?17 影响蠕变的因素有哪些?为什么?18 粘滞流动的模型有几种?19 影响粘度的因素有哪些?第二章无机材料的脆性断裂与强度1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。
2 断裂能包括哪些内容?3 举例说明裂纹的形成?4 位错运动对材料有哪两方面的作用?5 影响强度的因素有哪些?6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么?7 试比较应力与应力强度因子。
8 有一构件,实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选:甲钢:sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2乙钢:sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择,并对结果进行说明。
9 结构不连续区域有哪些特点?10 什么是亚临界裂纹扩展?其机理有哪几种?11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。
12 什么是裂纹的快速扩展?13 影响断裂韧性的因素有哪些?14 材料的脆性有哪些特点?通过哪些数据可以判断材料的脆性?15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么?16 克服材料的脆性途径有哪些?17 影响氧化锆相变的因素有哪些?18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响?19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法,哪一种方法更可靠,为什么?20. 有下列一组抗折强度测定结果,计算它的weibull模数,并对该测定数据的精度做出评价。
第二章材料的力学本章的目的是给出各种材料力学的宏观参数,从微观上探讨这些参数的物理本质。
可以说人们最早利用材料的性能是它的力学性能。
从石器到青铜器再到铁器的发展历程基本上基于材料的力学性能。
在我们的日常的学习生活中,所使用的材料,一般情况下也是基于材料的力学性能,如我们的桌椅板凳,书包等。
力学性能是在设计各种工程结构时选用材料的主要依据。
那么问题1:什么是对材料的力学性能?材料在受到外力作用是一般会产生外形上的变化,当外力达到一定的值后材料会遭到破坏。
要想给材料的力学性能下一个准确的定义很难,这里给出一个描述性的定义:材料的力学性能是材料的宏观性能,可以定义为材料抵抗外力与变形所呈现的性能一般是指材料是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征,如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。
材料的力学性能通过有关标准试验测量,不同材料的力学性能差异较大。
研究材料的力学性能是材料取得实际应用的基础。
第一节应力与应变当材料在外力作用下不能产生位移时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种形变。
材料在受到外力作用时发生形变时,其原子、分子或离子间的相对位置和距离会发生变化,在材料的内部会产生原子、分子或离子间的附加内力来抵抗外力,并试图恢复到原来的状态,当达到平衡时,这种附加内力与外力相等、方向相反。
那么,问题2:能否用外力来直接描述或比较材料的受力情况?在材料的结构被破坏之前,内力与外力数值相等方向相反。
由于不同或同种材料的构件的几何形状并不完全相同,形变量不能准确反映出材料的变形能力,尽管外力比较直观也容易出测量,但外力的方向不同或材料的形状不同等时材料的形变量往往不同,也就是说用外力或内力并不能准确的表示材料的受力强度。
通常用应力和应变来表示材料的受力状况。
材料单位面积上所受的附加内力,其值等于单位面积上所受的外力,即应力。
表达式:F=σ/A (2-1)式中σ为应力,F为外力,A为面积。
第一章无机材料的受力形变1.形变:材料在外力的作用下发生形状与尺寸的变化2.影响弹性模量大小的因素?①化学键(本质):共价键、离子键结合力强,弹性模量大。
分子键结合力弱,弹性模量小。
②原子间距:正应力使原子间距减小,弹性模量增大;张应力使原子间距增大,弹性模量减小。
温度升高,原子间距增大,弹性模量降低。
3.弹性模量的测定⏹静态法:采用常规三点弯曲试验加载方式;在正式读数前,在低载荷进行几次反复加载、卸载;试样尺寸有要求。
误差较大⏹动态法:三点弯曲受力,外加载荷周期性性变化,产生谐振;弯曲振动测E,扭曲振动测G;试样尺寸有要求。
误差较小4.塑性:材料在外力去除后仍保持部分应变而不能恢复的特性5.延展性:材料发生塑性形变而不断裂(破坏)的能力6.晶体塑性形变两种基本形式:•滑移是指在剪切应力作用下晶体一部分相对于另部分发生平移滑动。
在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观裂纹,并构成滑移带。
•孪晶是晶体材料中原子格点排列一部分与另部分呈镜像对称的现象。
镜界两侧的晶格常数可能相同、也可能不同。
7.晶体滑移的条件几何条件:滑移一般发生在晶面指数小、原子密度大的晶面(主要晶面)和晶面指数小的晶向(主要晶向)上:由于晶面指数小的面,面间距越大,原子间的作用力越小,易产生相对滑动;晶面指数小的面,原子的面密度大,滑过滑动平面使结构复原所需的位移量最小,即柏氏矢量小,也易于产生相对滑动。
静电作用因素:同号离子存在巨大的斥力,如果在滑动过程中相遇,滑动将无法实现。
8.粘度定义:使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力。
单位:Pa· s,9.影响粘度的因素?温度:一般温度升高,粘度下降。
时间:从高温状态冷却到退火点,再加热其粘度随时间增加而增加;而预先在退火点以下保持一定时间后,其粘度随时间增加而降低,但时间大大缩短。
组成:改性阳离子不同,粘度变化不同;但改性阳离子的加入,在任何温度下总会使粘度降低。
无机材料的受力形变
无机材料的受力形变
1 某纯氧化物的弹性模量E为常数,那么该氧化物陶瓷的弹性模量E是否也是常数?为什
么?
2 为什么晶体结构愈复杂,材料的塑性形变愈困难?
3 何谓位错滑移与攀移?两者的主要区别?
4 描述蠕变机理的理论?各适用于什么情况?
5 影响蠕变的主要因素有哪些?结合蠕变机理分析它们是如何起作用的?
6 对用在高温下作用的结构陶瓷材料选材有何要求?
7 试分析提高材料抗蠕变能力的方向和途径?
8 简述正应力与剪切应力的定义?
9 各向异性虎克定律的物理意义?
10 影响弹性模量的因素有哪些?
11 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。
12 什么是应力松弛与应变松弛?
13 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么?
14 产生晶面滑移的条件是什么?并简述其原因。
15 什么是滑移系统?并举例说明。
16 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。
17 晶体塑性形变的机理是什么?
18 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。
19 影响晶体应变速率的因素有哪些?
20 影响塑性形变的因素有哪些?并对其进行说明。
21 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂?
22 高温蠕变的机理有哪些?
23 影响蠕变的因素有哪些?为什么?
24 影响粘度的因素有哪些?。