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符号弹性模量
E N/mm2切变模量G N/mm2弹性极限
σe N/mm2抗拉强度
σb N/mm2抗弯强度σbb或σw N/mm2
抗压强度σbc或σy N/mm2
抗剪强度τN/mm2
抗扭强度τb N/mm2
屈服点σs N/mm2
屈服强度σ0.2
N/mm2弹性指标
强度性能指标指标
单位名称
这是表示金属最大弹性的指标，即在弹性变形阶段，试
样不产生塑性变形时所能承受的最大应力
9 Y+ F- A, K Z6 [' |8 Q; M
指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材料强度的
主要性能指标指外力是弯曲力时的强度极限
指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要适用于低塑
性材料，如铸铁、塑料等
指外力是剪切力时的强度极限
指外力是扭转力时的强度极限
金属承受载荷时，当载荷不再增加，但金属本身的变形却继续增加的现象称为屈服，产生屈服现象时的应力
叫屈服点% f8 a6 i9 x: I8 b
金属发生屈服现象时，为便于测量，通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的应力，作为屈服强度 金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定理），这个比例系数就称为弹性模量，根据应力，应变的性质通常又分涵义说明。
第二章弹性变形阶段的力学性能一.弹性变形的特点及物理本质特点:1.可逆性:外力去除后,变形随即消失,从而恢复原状;2.单值性:无论加载或卸载,应力应变都保持单值的线性关系;3.变形量很小:一般小于0.5--1。
为什么金属具有上述弹性变形特点？需要进一步了解金属变形的物理过程后才能解释。
我们都知道，金属是由原子规则排列组成的晶体,相邻原子间存在一定的作用力。
弹性变形就是外力克服原子间作用力，使原子间距发生变化的结果；而恢复弹性变形则是在外力去除后，原子间作用力迫使原子恢复原来位置的结果。
为简便起见，可借用双原子模型来进行分析。
如P9及图1-5所示，金属相邻两原子在一定范围内，其间存在有相互作用力，包括有相互引力和相互斥力。
一般认为：引力是由金属正离子和自由电子间的库仑引力所产生；斥力是由正离子和正离子，电子和电子间的斥力所产生。
其中引力和斥力是相互矛盾的。
引力力图使原子n1和n2尽量靠近，而斥力又力图使二原子尽量分开。
曲线1表示引力随原子间距r的变化情况，曲线2表示斥力随r变化情况，曲线3表示引力和斥力的合力。
当无外力作用时，原子在r=r。
处引力和斥力平衡，合力为零。
所以r。
是两原子平衡间距，即正常的晶格原子间距。
下面的曲线表示了原子间势能曲线在r 。
处势能最低，处于稳定状态。
当外力作用促使两原子靠近（r〈r。
）或分开（r〉r。
）时，必须克服相应的斥力或引力，才能是原子达到新的平衡位置，产生原子间距的变化，即所谓的滑变形。
当外力消除后，因原子间力的作用，原子又回到原来平衡位置（r=r。
）即恢复形变，这就是弹变的物理过程，也是弹变具有可逆性的原因。
两原子的作用里P和间距r之间的关系可表示为：P=A/r²-A r²。
/r4=A/r2-B/r4式中A和 r。
是与晶体有关的常数；式中第一项为引力，第二项为斥力，当两原子靠近时，斥力比引力变化快，因而合力表现为相斥，当r〉r。
时，引力起主导作用，各力表现为相引，同时上式还说明各力P和r的是曲线关系。
力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。
影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。
弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高.弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
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。
循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。
脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。
α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。
α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。
拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。
硬度：布氏、洛氏、维氏缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。
断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。
断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。
分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。
力学性能指标及定义：脆性材料：弹性变形，然后断裂塑性材料：弹性变形，塑性变形低塑性变形材料：无颈缩高塑性材料：有颈缩弹性：是材料的可逆变形。
本质：晶体点阵内的原子具有抵抗相互分开、接近或剪切移动的性质。
弹性模量Ε：表明材料对弹性形变的抗力，代表了材料的刚度。
（斜率）弹性极限ζe：材料发生最大弹性形变时的应力值。
弹性比功W e：材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力。
W e=1/2ζeεe=εe2/2Ε(面积)普弹形变（高分子）：应力与应变的关系符合胡克定律，变形由分子链内部键长和键角发生变化产生。
高弹形变（高分子）：分子链在外力作用下，原先卷曲的链沿受力方向逐渐伸展产生，伸展长度与应力不成线性关系。
弹性的不完整性：应变滞后于应力。
本质：组织的不均匀性，使材料受应力作用时各晶粒的应变不均匀或应变明显受时间的影响。
弹性后效：加载时应变落后于应力而和时间有关的现象称为正弹性后效；反之，卸载时应变落后于应力的现象称为反弹性后效。
弹性滞后：由于正反弹性后效使得应力-应变得到的封闭回线内耗：加载时消耗于材料的的变形功大于卸载时材料所放出的变形功，因而有部分变形功被材料所吸收，这被吸收的功为内耗。
（例子：①音响效果好的元件要求内耗小such as音叉、琴弦等②机件在运转时常伴有振动，需要良好的消振材料such as灰口铸铁）包申格效应：金属材料预先经少量塑性变形后再同向加载，弹性极限升高，反之降低的现象。
与位错运动所受阻力有关。
（例子：高速运转部件预先进行高速离心处理，有利于提高材料的抗变形能力。
）超弹性材料：材料在外力作用下产生远大于其弹性极限时的应变量，外力去除自动恢复其变形的现象。
脆性：弹性极限前断裂（断裂前不产生塑性变形的性质）韧性：断裂前单位体积材料所吸收的变性能和断裂能，即外力所作的功①弹性变形能②塑性变形能③断裂能塑性：材料在断裂前发生的永久型变形（不可逆变形）塑性变形：位错在外力的作用下发生滑移和孪生。
弹性体的变形与拉伸性能研究弹性体是指能够在外力作用下发生变形，但在去除外力后能够恢复原状的材料。
而其变形与拉伸性能的研究，不仅有助于深入了解材料的特性，也为材料工程的应用提供了理论依据。
一、弹性体的变形特性弹性体在受到外力作用时，会产生变形。
其变形特性取决于材料的内部结构和分子之间的相互作用力。
弹性体通常具有三种基本变形方式：拉伸、压缩和剪切。
拉伸是指在外力作用下，材料沿拉力方向发生变形的过程。
在弹性体中，拉力的作用下，材料会沿拉力方向发生位移，当去除拉力时，材料会恢复原来的形状和尺寸。
这种拉伸变形属于弹性变形，也是弹性体最常见的变形方式。
压缩则与拉伸相反，是指在外力作用下，材料沿压力方向发生变形的过程。
压缩变形的机理和拉伸变形类似，材料会在压力作用下发生位移，当去除压力时，材料会回复原状。
不同的是，压缩变形通常会导致材料的体积减小。
剪切是指材料在外力作用下，相对于挤压应力的方向沿着固体表面滑动而发生的变形。
弹性体的剪切变形可使材料发生形状和尺寸的改变，但在去除剪切力后，材料会恢复原状。
二、弹性体的拉伸性能研究弹性体的拉伸性能研究主要包括弹性模量、抗拉强度和延伸率等指标的测试和分析。
弹性模量是衡量材料抵抗外力变形的能力的一个重要指标。
它反映了材料在拉伸过程中的刚度和弹性恢复性。
弹性模量越高，材料对拉力的抵抗能力越强，变形后恢复到原来形状的能力也越好。
抗拉强度是衡量材料抵抗拉伸破坏的能力的指标。
它表示在拉伸过程中，材料能够承受的最大拉力。
抗拉强度越高，材料抵抗外力破坏的能力越强。
延伸率是指材料在拉伸断裂前的伸长量与初始长度之比。
它反映了材料在拉伸过程中的延展性能。
延伸率越大，材料承受外力时的塑性变形能力越强。
对于弹性体的拉伸性能研究，常用的测试方法有拉伸试验和剪切试验。
拉伸试验通过在试样两端施加拉力，测量试样的应力和应变，从而得到弹性模量、抗拉强度和延伸率等参数。
剪切试验则通过施加剪切力来测量材料的剪切应力和剪切应变，以评估材料在剪切过程中的性能。
混凝土的变形性能及评价方法一、前言混凝土是建筑工程中最重要的材料之一，其性能的好坏直接影响着整个建筑工程的质量和耐久性。
混凝土的变形性能是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的变形情况，是评价混凝土工程质量的重要指标之一。
本文将对混凝土的变形性能及其评价方法进行详细介绍。
二、混凝土的变形性能1.变形类型混凝土在受到外部荷载作用时，会产生多种类型的变形，主要包括以下几种：(1)弹性变形：是指混凝土在受到小荷载作用时所产生的可恢复性变形，荷载消失后可恢复至原始状态。
(2)塑性变形：是指混凝土在受到中等荷载作用时所产生的不可恢复性变形。
(3)破坏性变形：是指混凝土在受到大荷载作用时所产生的超过其承载能力而导致的不可逆破坏。
2.变形参数混凝土的变形性能主要通过以下几个参数进行描述：(1)应变：是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的变形量，通常以ε表示。
(2)应力：是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的应力大小，通常以σ表示。
(3)弹性模量：是指混凝土在弹性变形状态下所受到的应力与应变之比，通常以E表示。
(4)极限应变：是指混凝土在达到破坏状态前所能承受的最大应变量。
(5)极限应力：是指混凝土在达到破坏状态前所能承受的最大应力大小。
3.影响因素混凝土的变形性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：(1)水泥品种和用量：水泥的种类和用量会直接影响混凝土的强度和变形性能。
(2)骨料种类和粒径：骨料的种类和粒径会影响混凝土的内部结构和力学性能。
(3)混凝土配合比：混凝土的配合比会影响混凝土的强度和变形性能。
(4)养护条件：混凝土的养护条件会影响混凝土的强度和变形性能。
(5)环境因素：混凝土所处的环境因素，如温度、湿度等也会影响其强度和变形性能。
三、混凝土变形性能的评价方法1.试验方法评价混凝土变形性能的主要方法是进行试验，常用的试验方法主要有以下几种：(1)拉伸试验：通过对混凝土试件进行拉伸试验，来评价混凝土的弹性模量和极限应变。
金属材料强度及变形性能分析简介：金属材料的强度和变形性能是决定材料使用和应用范围的重要性能指标。
强度指材料抵抗外力破坏的能力，而变形性能则表征材料在外力作用下的形变特性。
本文将重点分析金属材料的强度和变形性能，并对其影响因素进行深入探讨。
一、金属材料的强度分析：1. 抗拉强度：金属材料的抗拉强度是指材料在拉伸力作用下抵抗破坏的能力。
抗拉强度取决于材料的原子结构、晶粒尺寸、晶体缺陷等因素。
常见的金属材料如钢、铝、铜等具有不同的抗拉强度。
2. 屈服强度：屈服强度是金属材料在拉伸过程中，从线性弹性阶段到非线性弹性阶段的临界点。
屈服强度是材料首次发生可见塑性变形的应力水平。
屈服强度反映了金属材料在外力作用下的抗变形能力。
3. 延伸率和断裂伸长率：延伸率和断裂伸长率是反映材料延展性能的重要参数。
延伸率指的是材料在断裂前的拉伸程度，断裂伸长率是指材料在断裂时相对于原始长度的变化程度。
较高的延伸率和断裂伸长率意味着材料具有良好的可塑性和变形能力。
二、金属材料的变形性能分析：1. 弹性变形：弹性变形是指金属材料在外力作用下具有恢复性的形变。
弹性变形区域内，材料的形状通过去除外力而恢复到初始状态。
弹性变形的特点是应变与应力呈线性关系，且应力和应变之间的关系服从胡克定律。
2. 塑性变形：塑性变形是指金属材料在外力作用下发生的不可逆形变，形变后无法完全恢复到初始状态。
金属材料的塑性变形可以通过冷加工、热加工等方式实现。
塑性变形主要由材料内部的晶格滑移、位错等现象引起。
3. 硬化和回弹：硬化是指金属材料在塑性变形过程中变得更加坚硬和脆性的现象。
在连续塑性变形中，材料会经历晶格被位错锁定的过程，导致材料的硬度增加。
回弹是指金属材料在去除外力后，部分形变恢复到原始状态的现象。
三、影响金属材料强度和变形性能的因素：1. 材料的组成和制备工艺：不同元素的添加和不同的制备工艺会对金属材料的强度和变形性能产生重要影响。
2. 晶体结构和晶粒尺寸：晶体结构的不同会导致材料的强度和塑性发生变化，较大的晶粒尺寸能够提高材料的强度，但会降低塑性。
金属材料的力学性能指标分类：机械工程材料的常用性能：使用性能（力学、物理、化学）和工艺性能（加工、铸造、焊接）一、材料变形的过程三个阶段：弹性变形、弹塑性变形、断裂。
二、刚度定义：工程上，指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。
计算：等于材料弹性模量E与零构件截面积A的乘积。
弹性模量E：材料在弹性变形范围内，应力与应变成正比，其比值为弹性模量E=σ/ε（MPa）。
它表示的是材料抵抗弹性变形的能力，反映了材料发生弹性变形的难易程度。
二、强度、塑性、硬度——材料在静载荷下的性能指标1．强度定义：在外力作用下，材料抵抗变形或断裂的能力。
物理意义：材料在每个变形阶段的应力极限值。
（1）弹性极限σe材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极限σe，即A点对应的应力值，表征材料发生微量塑性变形的抗力。
（2）屈服强度σs试样发生屈服现象时的应力值，屈服点S的应力值称为屈服强度σS，表征材料开始发生明显的塑性变形。
没有明显的屈服现象发生的材料，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，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。
意义同σS。
（3）抗拉强度σb材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限，表征材料的断裂抗力。
强度是零件设计和选材的主要依据。
2．塑性定义：材料在外力作用下，产生塑性变形而不破断的能力称为塑性。
指标：工程上常用延伸率δ和断面收缩率ψ作为材料的塑性指标。
材料的δ和ψ值越大，塑性越好。
3．硬度定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料软硬程度的一种性能。
通常材料的强度越高，硬度也越高，耐磨性也越好。
硬度指标：与试验方法有关。
生产上，常用静载压入法，常用方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度HBS：淬火钢球压头，压痕大，不能测太硬度的材料，适用于测量退火和正火钢、铸铁、有色金属等材料的硬度。
洛氏硬度HRC：锥角为120°的金刚石圆锥体压头，适用于调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。
