材料的基本力学性质

第三章 材料的力学性能第一节拉伸或压缩时材料的力学性能一、 概述分析构件的强度时，除计算应力外，还应了解材料的力学性质(Mecha nicaiproperty )，材料的力学性质也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等 方面的特性。

它要由实验来测定。

在室温下，以缓慢平稳的方式进行试验，称为常温静载试 验，是测定材料力学性质的基本试验。

为了便于比较不同材料的试验结果，对试件的形状、 加工精度、加载速度、试验环境等，国家标准规定了相应变形形式下的试验规范。

本章只研 究材料的宏观力学性质， 不涉及材料成分及组织结构对材料力学性质的影响， 并且由于工程中常用的材料品种很多， 主要以低碳钢和铸铁为代表，介绍材料拉伸、压缩以及纯剪切时的力学性质。

二、 低碳钢拉伸时的力学性质低碳钢是工程中使用最广泛的金属材料，同时它在常温静载条件下表现出来的力学性质也最具代表性。

低碳钢的拉伸试验按《金属拉伸试验方法》 (GB/T228 — 2002)国家标准在万能材料试验机上进行。

标准试件(Sta ndard specimen )有圆形和矩形两种类型，如图3-1所示。

试件上标记 A 、B 两点之间的距离称为标距，记作 1°。

圆形试件标距|0与直径d 0有两种比例，即l °=10d °和l 0=5d 。

矩形试件也有两种标准，即 l 0 11.3 A0和l 0 5.65 A0。

其中A 0为矩形试件的截面面积。

图3-1拉伸试件试件装在试验机上，对试件缓慢加拉力 F P ,对应着每一个拉力 F P ,试件标距l 0有一个 伸长量 A |O 表示F P和A l 的关系曲线，称为拉伸图或 F P —A l 曲线。

如图3-2a ，由于F —A l 曲线与试件的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，把拉力F p 除以试件横截面的原始面积F P一 一 l-为纵坐标；把伸长量A 除以标距的原始长度10,得出应变 为A )l 。

机械材料力学简介：机械材料力学是机械工程中的重要学科，它研究的是材料的性能和行为在外力作用下的变化规律。

本文将介绍机械材料力学的基本概念、力学性质和应用领域。

一、力学材料的基本概念机械材料力学研究的对象是各种工程材料，如金属、塑料、陶瓷等。

这些材料在受到外力作用后会发生变形、断裂等。

1. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性的重要指标。

它表示在给定的应力作用下，材料的应变变化情况。

各种材料的弹性模量不同，该指标可以帮助工程师选择合适的材料。

2. 屈服强度材料的屈服强度表示其在受力作用下所能承受的最大应力。

超过屈服强度的应力会导致材料发生永久变形或断裂。

3. 断裂韧性断裂韧性是评价材料抵抗断裂的能力。

具有高断裂韧性的材料不易发生断裂，能够在受到较大外力时保持完整性。

二、机械材料力学的性质机械材料力学研究的是材料在力学方面的性质，包括强度、刚度、韧性等。

这些性质直接影响着材料的选择和使用。

1. 强度强度是指材料在受到外力作用下所能承受的极限应力。

高强度材料可以在受到较大力的作用下保持完整性。

2. 刚度刚度是材料的变形能力，描述材料抵抗形变的能力。

刚度高的材料能够保持较好的形状稳定性。

3. 韧性韧性是材料抵抗断裂的能力，也是衡量材料抵御外界冲击的指标。

韧性好的材料能够在受到冲击时不易破裂。

三、机械材料力学的应用机械材料力学的研究成果被广泛应用于各个领域的工程设计和制造中。

1. 汽车制造在汽车制造过程中，需要选用强度高、刚度好、韧性好的材料，以确保汽车在各种复杂的路况下能够正常工作，并且能够抵御外界撞击。

2. 航空工程航空工程对材料的要求更高，因为航空器需要具备轻量化、高强度、高韧性等特性。

机械材料力学的研究成果为航空器的设计和制造提供了重要的依据。

3. 建筑工程在建筑工程中，需要选用具有较好刚度和强度的材料，以确保建筑结构的稳定和安全。

总结：机械材料力学作为机械工程的重要学科，研究材料在受力作用下的性质和行为，涵盖了材料的强度、刚度、韧性等多个方面。

材料的力学性质和应力分析材料的力学性质是指材料在受到外力作用下的表现和特性。

了解材料的力学性质对于工程设计和制造具有重要意义，可以帮助我们优化结构和提高材料的使用效能。

本文将从基本概念入手，介绍材料的力学性质以及应力分析的相关内容。

一、弹性模量弹性模量（Young's modulus）是一个衡量材料刚度或者变形能力的物理量。

它定义为单位应力下材料所产生的应变。

一般表示为E，单位是帕斯卡（Pa）。

弹性模量越大，材料的刚性越高，变形能力越小。

常见的材料如钢材、铝合金等具有较高的弹性模量，而橡胶等弹性材料则具有较低的弹性模量。

二、屈服强度屈服强度是指材料在受到外力作用时开始产生塑性变形的应力值。

一般表示为σy，单位仍为帕斯卡。

屈服强度是材料抗应力能力的重要指标之一，反映了材料的强度和韧性。

一般来说，屈服强度越高，材料的抗应力能力越强。

三、断裂韧性断裂韧性是材料在受到外力作用时破坏前所能吸收的能量。

它是一个衡量材料抗断裂性能的指标，常用单位是焦耳/平方米。

高断裂韧性的材料能够在承受冲击或挤压等外力时具有较强的韧性和延展性，不容易发生断裂。

如钢材、陶瓷等材料具有较高的断裂韧性。

四、材料的应力分析应力是材料单位面积上的力，通常表示为σ，单位为帕斯卡。

应力分析是研究材料在受到外力作用时，应力如何分布和变化的过程。

常见的应力分析方法有静力学和动力学两种。

静力学应力分析是指在力平衡的条件下，通过解析或者数值方法计算材料的应力分布。

动力学应力分析则考虑了外界作用下材料的惯性效应和动态变化，对于研究材料在高速运动或者冲击载荷下的应力响应非常重要。

结论材料的力学性质和应力分析对于工程设计和制造过程具有重要的指导意义。

通过了解材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等性质，可以选择合适的材料类型，提高工程结构的可靠性和安全性。

同时，对于材料在受到外力作用时的应力分布和变化进行分析，可以帮助我们预测材料的受力情况，设计合理结构以及降低材料失效的风险。

弹性与塑性材料的力学性质材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏规律的学科。

材料的力学性质是材料力学研究的重要内容之一。

材料的力学性质包括弹性性质和塑性性质。

本文将重点介绍弹性与塑性材料的力学性质。

一、弹性材料的力学性质弹性材料是指在外力作用下，能够发生弹性变形，当外力消失时，能够恢复原来的形状和大小的材料。

弹性材料的力学性质主要包括弹性模量、泊松比和弹性极限。

1. 弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形的能力的物理量。

弹性模量越大，材料的抗弹性变形能力越强。

弹性模量的单位是帕斯卡（Pa）。

常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量和泊松比。

2. 泊松比泊松比是材料在受到外力作用时，沿着垂直于外力方向的横向应变与沿着外力方向的纵向应变之比。

泊松比的值一般在0.1到0.5之间。

泊松比越小，材料的抗弹性变形能力越强。

3. 弹性极限弹性极限是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力。

当应力超过弹性极限时，材料就会发生塑性变形或破坏。

二、塑性材料的力学性质塑性材料是指在外力作用下，能够发生塑性变形，当外力消失时，不能恢复原来的形状和大小的材料。

塑性材料的力学性质主要包括屈服强度、延伸率和冷加工硬化指数。

1. 屈服强度屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生塑性变形的应力值。

屈服强度越大，材料的抗塑性变形能力越强。

2. 延伸率延伸率是指材料在受到外力作用时，发生塑性变形后，长度增加的百分比。

延伸率越大，材料的塑性变形能力越强。

3. 冷加工硬化指数冷加工硬化指数是指材料在经过冷加工后，硬度的增加量与冷加工变形量之比。

冷加工硬化指数越大，材料的塑性变形能力越强。

三、弹性与塑性材料的比较弹性材料和塑性材料在力学性质上有很大的区别。

弹性材料的力学性质主要表现为弹性模量、泊松比和弹性极限，而塑性材料的力学性质主要表现为屈服强度、延伸率和冷加工硬化指数。

弹性材料的应力-应变曲线是一条直线，而塑性材料的应力-应变曲线是一条弯曲的曲线。

建筑材料的基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、防火性、防辐射性等1、材料的组成与结构（1）材料的组成：化学组成；矿物组成。

（2）材料的结构：宏观结构；显微结构；微观结构；材料孔隙。

2、材料的物理性质（1）基本物理性质：体积密度、密度及表观密度，材料的孔隙率；散粒材料的堆积密度与空隙率。

（2）材料与水有关的性质：亲水性与憎水性、吸水性、耐水性、抗水性。

（3）材料与热有关的性质：导热性、热容量。

3、材料的力学性质（1）材料强度：材料在不同荷载下的强度；试验条件对材料强度试验结果的影响；强度等级或标号；比强度。

（2）材料变形：弹性变形；塑性变形。

（3）冲击韧性。

（4）硬度、磨损及磨耗。

4、材料的耐久性材料的化学组成、结构与构造一、材料的化学组成：是决定材料性质的内在因素之一。

主要包括：元素组成和矿物组成。

二、材料的微观结构材料的性质与材料内部的结构有密切的关系。

材料的结构主要分成：宏观结构、显微结构、微观结构从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。

晶粒的大小对材料性质也有重要影响，一般晶粒愈细，分布愈均匀，材料的强度愈高。

所以改变晶粒的粗细程度，可使材料性质发生变化，如钢材的热处理就是利用这一原理。

由于胶体的质点很微小，其总表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。

胶体结构与晶体及玻璃体结构相比，强度较低、变形较大。

三、材料的构造致密状、多孔状、微孔状、颗粒状、纤维状、.层状构造材料的物理性质一、材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度1、(一)、材料的密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量（即重量）称为材料的密度。

ρ=m/v .（g/cm3）绝对密实状态下不含任何孔隙的体积磨成细粉用密度瓶测体积--密度致密的不规则散粒材料--排水法相对密度：无量纲(二)、材料的表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为材料的表观密度。

Ρ0=m/v0（kg/m3）（三）、体积密度材料在自然状态下，单位体积的质量。

材料的力学性质
1、强度：材料抵抗外力破坏的能力。

2、弹性和塑性：
1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够恢复原来形状的性质。

这种可以完全恢复的变形称为弹性变形。

弹性模量E在材料的弹性范围内是不变的。

2、塑性：在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍然保持变形后的形状和尺寸的下性质。

3、脆性和韧性：
1、脆性：材料在外力作用下，无明显形变而突然破坏的性质。

（脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。

）
2、韧性（冲击韧性）：在冲击和震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的形变而不破坏的性质。

4、硬度和耐磨性：
1、硬度：材料表面抵抗其他物体压入或刻划得能力。

（硬度大的材料强度高耐磨性较强但不易加工）
2、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。

（耐磨性与材料的组成结构、强度、硬度有关。

）。

金属材料的力学性质及应用研究金属材料是人们生活、生产中必不可少的一种材料，广泛应用于各种领域。

其力学性质是研究金属材料应用性能的重要基础，因此探究金属材料的力学性质及其应用研究具有重要的实际意义。

一、金属材料的力学性质1. 强度和塑性金属材料的强度指其抵抗外部力量的承载能力，其计算方法可使用杨氏模量、泊松比、拉伸和压缩等试验方法。

而塑性则指金属材料在受到外力的时候会发生塑性变形的性质。

这是由于金属材料具备一个重要的性质——良好的形变能力。

2. 韧性和硬度金属材料的韧性指其面临外部力量时的抗击破和抗断裂性能。

而硬度则指金属材料的表面抵抗外部压力和摩擦力的能力。

3. 热膨胀性和导热性金属材料的热膨胀性指其在受热时膨胀的程度。

导热性则指金属材料传递热能的能力。

二、金属材料的应用研究1. 金属材料的力学性质在工业制造中的应用金属材料的强度和塑性是机械加工和制造业中的基础，例如汽车制造、机械制造等等。

在这些行业中，金属材料不仅被广泛应用，而且通过淬火、回火等处置方法可增加其强度、硬度以及抗疲劳性能，以适用于不同的使用环境。

此外，对于一些特定领域中的材料，如火车轨道等，还需要考虑安全性和光滑性。

2. 金属材料的力学性质在建筑领域的应用在建筑领域，金属材料也扮演着重要的角色。

举例来说，钢筋和钢结构在高楼大厦以及桥梁中的使用已成为建筑领域的必备技术。

同时，建筑中的种种压力和气候变化都对材料产生压力和效应，因此选择正确的材料以及确保其良好的力学性质是建筑中的关键。

3. 金属材料的力学性质在现代医学中的应用现代医学中许多医疗设备（例如骨科手术等）需要金属材料作为支撑。

同时，铁元素也是身体内许多必需元素之一。

人造心脏和骨骼修复材料等医疗领域的创新离不开金属材料的再利用和强化。

总之，金属材料的力学性质及其应用研究在各行各业中都扮演着重要角色。

深入掌握金属材料的力学性质，具备对其进行合理，科学，正确配置以及安装、生产等多种方法的研究与应用，对于实现现代化建设、改善我们的生活环境体验和促进社会发展都具有极大的重要性。

材料的力学性质
材料的力学性质是指材料在外力作用下所表现出的特性，包括材料的弹性、塑性、蠕变、断裂等。

这些性质对于材料的设计、选择和应用具有重要的意义。

首先，弹性是材料最基本的力学性质之一。

弹性是指材料在受到外力作用后能
够恢复原状的能力。

当外力作用停止后，材料能够完全恢复到原来的形状和尺寸。

弹性是材料在工程应用中的重要性质，它直接影响着材料的使用寿命和安全性能。

其次，塑性是材料的另一个重要力学性质。

塑性是指材料在受到外力作用后能
够发生形变并能够保持形变的能力。

塑性材料在受到外力作用后会发生永久性变形，这种性质使得塑性材料在金属加工、塑料成型等方面具有重要的应用价值。

除了弹性和塑性，材料的蠕变性也是一个重要的力学性质。

蠕变是指材料在长
时间受到持续外力作用下发生的变形现象。

在高温、高压环境下，材料的蠕变性将对材料的稳定性和可靠性产生重要影响，因此在材料的设计和选用中需要充分考虑蠕变性。

最后，断裂是材料的另一个重要力学性质。

断裂是指材料在受到外力作用下发
生破裂的现象。

材料的断裂性质直接关系到材料的安全性能，因此对于材料的断裂性质需要进行充分的评估和测试。

综上所述，材料的力学性质对于材料的设计、选择和应用具有重要的意义。

弹性、塑性、蠕变和断裂是材料最基本的力学性质，它们直接影响着材料的使用寿命、安全性能和可靠性。

因此，在材料的设计和选用中需要充分考虑材料的力学性质，以确保材料具有良好的性能和可靠性。

材料力学四大准则材料力学是研究材料在外力作用下的力学性质和变形规律的学科。

它是工程力学的重要分支，对于材料的设计、加工和使用具有重要的指导意义。

在材料力学的研究中，有四个基本准则，即弹性力学、塑性力学、疲劳力学和断裂力学。

本文将对这四大准则进行详细介绍。

一、弹性力学弹性力学是研究材料在外力作用下产生弹性变形的力学学科。

材料在受到外力作用后，会发生形变，当外力作用消失后，材料会恢复到原来的形状和尺寸，这种现象称为弹性变形。

弹性力学研究材料的弹性性质，包括杨氏模量、剪切模量、泊松比等指标。

材料的弹性力学性质对于材料的选择、设计和使用具有重要的指导作用。

二、塑性力学塑性力学是研究材料在外力作用下产生塑性变形的力学学科。

材料在受到外力作用后，会发生形变，当外力作用消失后，材料会保持一定的塑性变形，不会完全恢复到原来的形状和尺寸，这种现象称为塑性变形。

塑性力学研究材料的塑性性质，包括屈服强度、延伸率、冷加工硬化等指标。

塑性力学的研究对于材料的加工和成形工艺具有重要的指导作用。

三、疲劳力学疲劳力学是研究材料在循环加载下引起的疲劳破坏的力学学科。

材料在受到循环加载作用后，会产生应力集中和应变累积，导致材料的疲劳破坏。

疲劳力学研究材料的疲劳性能，包括疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率等指标。

疲劳力学的研究对于材料的结构设计和使用寿命评估具有重要的指导作用。

四、断裂力学断裂力学是研究材料在外力作用下发生断裂的力学学科。

材料在受到外力作用后，会产生裂纹，当裂纹扩展到一定程度时，材料发生断裂。

断裂力学研究材料的断裂性能，包括断裂韧性、断裂强度、断裂模式等指标。

断裂力学的研究对于材料的使用安全和失效分析具有重要的指导作用。

弹性力学、塑性力学、疲劳力学和断裂力学是材料力学研究中的四大准则。

它们分别研究材料的弹性性质、塑性性质、疲劳性能和断裂行为，对于材料的设计、加工和使用具有重要的指导意义。

通过深入研究这四个准则，可以更好地理解材料力学的基本原理，为工程实践提供科学依据。

810材料力学引言:810材料力学是一门研究材料的力学性质和行为的学科。

它涉及材料的强度、刚度、韧性等力学性质，以及材料在受力下的变形、断裂、疲劳等行为。

本文将从材料的基本力学性质、材料的强度和刚度、材料的变形与断裂等方面介绍810材料力学的相关内容。

一、材料的基本力学性质材料的力学性质主要包括弹性模量、泊松比和密度等。

弹性模量是材料在受力时变形的能力，是衡量材料刚度的指标。

泊松比描述了材料在受力时横向收缩程度与纵向伸长程度之间的比值，是材料的柔韧性指标。

密度是材料单位体积的质量，影响材料的轻重程度。

二、材料的强度和刚度材料的强度是指材料在受力下能够承受的最大应力。

强度与材料的断裂点有关，不同材料由于其内部结构和成分不同，具有不同的强度。

刚度是指材料在受力时的变形程度，刚度越高，变形程度越小。

材料的强度和刚度是材料设计和应用的重要考虑因素。

三、材料的变形与断裂材料在受力下会发生变形和断裂。

变形分为弹性变形和塑性变形两种形式。

弹性变形是指材料在受力后恢复到原始形状的能力，而塑性变形则是指材料在受力后无法完全恢复的变形。

断裂是材料在受力过程中发生破裂的现象，其中包括静态断裂和疲劳断裂两种类型。

静态断裂是指材料在受到静态荷载作用下破裂，而疲劳断裂是指材料在受到反复荷载作用下发生破裂。

结论:810材料力学是研究材料力学性质和行为的学科，涵盖了材料的强度、刚度、变形和断裂等方面。

材料的基本力学性质包括弹性模量、泊松比和密度，这些性质影响着材料的力学行为。

材料的强度和刚度是材料设计和应用时需要考虑的重要因素，而材料的变形和断裂则与材料的强度和刚度密切相关。

通过深入研究材料力学，可以更好地理解材料的性能和行为，为材料的设计和应用提供科学依据。

金属材料的力学性能分析金属材料作为工业生产中一种重要的材料，其力学性能分析是非常必要的。

本文将从金属材料的材料组成、力学性质、应用领域等多个方面对其进行深入探讨，旨在全面了解金属材料的力学性能分析。

1. 金属材料的材料组成金属材料的组成主要包括金属元素和非金属元素两个方面。

其中，金属元素是构成金属材料的主要成分，其特点是导电性能和导热性能较好，硬度和强度较高；而非金属元素则是构成金属材料的辅助成分，常见的非金属元素有碳、氧、氮等。

这些非金属元素能够影响金属的物理性质和化学性质，赋予金属材料特定的性质和用途。

2. 金属材料的力学性质金属材料的力学性质主要包括弹性、塑性、强度、硬度等多个方面，是评价材料性能的重要指标。

其中，弹性是指金属材料在受力后，能够恢复原状的能力。

一般来说，金属材料存在一定的弹性极限，当受力超过弹性极限时，其将发生塑性变形。

塑性变形是指金属在受到一定压力或应力时会发生形变，形变后的材料形状不再能够恢复原状。

强度是指金属材料在受力时所能承受的最大应力值，通常分为屈服强度、抗拉强度和抗压强度。

硬度也是衡量金属材料力学性质的重要指标，通常用硬度计测量，表示金属材料的抗刮擦或抗压缩实的能力。

3. 金属材料的应用领域由于其在强度、硬度等方面的优势，金属材料被广泛应用于工业生产中的各个领域。

例如，钢材作为一种重要的金属材料，被广泛应用于建筑、桥梁、船舶等方面。

而铜材、铝材等金属材料则被广泛应用于电子、航空等高科技领域。

此外，金属材料在医疗设备、汽车等领域中也有着广泛的应用。

4. 金属材料的力学性能分析方法金属材料的力学性能分析是材料科学中的一个重要领域。

其分析方法主要有材料实验和模拟计算两种。

材料实验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等多种试验方法，通过这些试验可以直观的了解到金属材料在受力时的力学性能。

而模拟计算则是利用计算机技术进行模拟分析，通过建立数学模型来预测金属材料的力学性能。

这种方法的优势在于可以节约时间和资源，提高生产效率和产品质量。