大连理工大学精品课程-材料力学性能-第一章-塑性变形(4)
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塑性变形名词解释塑性变形是指物质在受外力作用下发生不可逆的形变现象,其过程中原子或分子之间的排列和结构发生变化。
与弹性变形不同,塑性变形一旦发生,物质会永久性地保留其新的形状,无法恢复到原来的状态。
塑性变形广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
塑性变形的机制主要包括滑移、位错、扩散和相变等。
滑移是指晶格中的层状或面状结构在外力作用下沿着特定的晶面滑动,使晶体形成一种新的排列方式。
位错是晶格中原子位置的不连续和错位,是塑性变形的主要因素。
位错可以通过滑移、扩散或界面运动等方式发生移动,从而导致物质发生形变。
扩散是指物质中原子、离子或分子在固态中的移动,可以促使位错发生移动并引起塑性变形。
相变是一种物质由一个物态转变为另一个物态的过程,通过控制相变条件,可以实现塑性变形。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响。
塑性变形可以提高材料的延展性和塑性,降低其脆性和硬度,使其更适合于各种加工工艺。
塑性变形还可以改善材料的强度、硬度和韧性等机械性能,使之更适合于工程设计和制造。
此外,塑性变形还可以提高材料的导电性、导热性和耐腐蚀性等物理性质,扩大其应用领域。
塑性变形可以通过多种方式实现,包括热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等。
热变形是在高温下进行的塑性变形,利用高温使材料的形变性能得以改善。
冷变形是在室温下进行的塑性变形,适用于各种类型的材料加工。
压力变形是通过在材料表面施加压力,使材料在局部区域内发生塑性变形。
拉力变形是通过对材料施加拉力,使其在延伸方向上发生塑性变形。
总之,塑性变形是物质在外力作用下发生不可逆形变的过程,其机制包括滑移、位错、扩散和相变等。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响,可以改善材料的延展性、韧性和均匀性,使之适应不同的工程需求。
塑性变形可以通过热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等方式实现,广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
第一章 单向静拉伸力学性能 一、 解释下列名词。
1弹性比功: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。
2.滞弹性:金属材料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称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变12.弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。
13.比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
14.解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。
晶体学平面--解理面,一般是低指数、表面能低的晶面。
15.解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。
16.静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
第一章 单向静拉伸力学性能 一、 解释下列名词。
1弹性比功: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。
2.滞弹性:金属材料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称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。
3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。
11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变12.弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。
13.比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
14.解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。
晶体学平面--解理面,一般是低指数、表面能低的晶面。
15.解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。
16.静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
第1章材料力学的基本概念 2、轴向拉伸及压缩 3、剪切 4、扭转 5、弯曲内力6、弯曲应力 7、弯曲变形 8、应力状态理论和强度理论 9、组合变形 10、压杆稳定11、能量法 1 2、静不定系统 13动栽荷 14、疲劳《材料力学》教学大纲(4.5 学分,72 学时。
课堂教学64学时,实验教学8学时)适用专业:过程装备与控制工程(必修)材料力学是过程装备与控制工程专业(即专业目录修订前的化工设备与机械专业)的一门重要技术基础课。
它是机械设计、过程机械、成套装备优化设计、压力容器安全评估、典型过程设备设计等各门后续专业课程的基础,并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程的任务是使学生掌握材料力学的基本概念、基本知识;训练学生对基本变形问题进行力学建模和基本计算的能力;使学生熟悉材料力学分析问题的思路和方法;培养学生自觉运用力学观点看待工程和日常生活中实际事物的意识。
目的在于为学习本专业相关后继课程打好力学基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配1.引言。
材料力学基本概念、教学任务、研究方法以及背景知识介绍。
(2学时)2.轴向拉伸和压缩。
熟练掌握轴向拉伸与压缩的内力计算,截面法,轴力,轴力图。
轴向拉伸(压缩)时横截面及斜截面上的应力。
拉(压)杆的变形计算,胡克定律,叠加原理,杆系结点的位移计算。
了解拉压杆的应变能及应变能密度的概念,材料在拉伸和压缩时的力学性质,掌握拉(压)杆的强度条件。
(6学时)3.剪切。
熟练掌握剪切胡克定律,学会画剪力图。
掌握用剪切强度和挤压强度条件进行简单设计和实用计算。
(3学时)4. 扭转。
熟练掌握薄壁圆筒的扭转,外力偶矩,扭矩,扭矩图,等直圆杆扭转时横截面上的应力,切应力互等定理,等直圆杆扭转时的变形计算,了解斜截面上的应力及应变能计算,掌握强度条件和刚度条件的建立。
(4学时)5.弯曲内力。
熟练掌握平面弯曲的概念,指定截面的剪力和弯矩计算,剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图,剪力-弯矩与分布荷载之间的微分关系,叠加法做弯矩图。
建筑材料辅导资料二主题:第一章建筑材料基本性质的辅导资料学习时间:2013年10月7日-10月13日内容:这周我们将学习本门课的第一章建筑材料基本性质。
一、学习要求1、了解材料的两种组成类型及无机非金属材料化学组成的表示方法;2、了解材料结构的三个层次、六种宏观结构的类型及特征,无定形材料与晶体材料之间性质的差异,微观结构下不同晶体的性质特征;3、了解孔隙形成的原因、类型及其对材料性质的影响;4、重点掌握体积密度、密度及表观密度的定义、公式及其测定方法;5、掌握孔隙率、开口孔隙率与闭口孔隙率的定义、公式及计算方法;6、掌握堆积密度、空隙率的定义与计算公式;7、掌握亲水性、憎水性、吸水性的概念,重点掌握质量吸水率、体积吸水率、水饱和度的定义、计算式及其对材料性质的影响;8、掌握材料耐水性、抗渗性、抗冻性的概念,表示方法及其对材料的影响;9、掌握导热性的概念及表示方法,导热系数的物理意义,影响材料导热系数的因素。
了解热容量与耐热性的概念;10、掌握弹性变形、塑性变形及弹性模量的概念,试验条件对强度试验结果的影响,材料标号的作用及其划分方法。
比强度、理论强度,冲击韧性,硬度、磨损及磨耗仅为一般了解;11、了解材料化学稳定性与耐久性的概念。
重点掌握内容:1.重点:材料的密度、表现密度、堆积密度的定义;材料吸水性、吸湿性的定义、表示方法;材料抗冻性、抗渗性表示方法;材料各强度的确定方法。
2.难点:材料密度、表现密度、堆积密度三者之间的区别与联系;材料密实度与孔隙率间的关系;密实度、孔隙率与实际密度、表现密度之间的关系。
二、主要内容(一)状态物理性质1、材料的状态参数(需要重点掌握的内容)(1)密度——材料在绝对密实状态下单位体积的质量,称为密度。
密度用下式表示:mρ=V式中ρ—密度,3/g cm;m—材料干燥时的质量,g;cm。
V—材料的绝对密实体积,3(2)表观密度——材料在自然状态下单位体积的质量,称为表观密度。
塑性变形引言塑性变形是一种材料的力学特性,指的是材料在应力作用下发生形状改变而不恢复原状的现象。
相比于弹性变形,塑性变形更具有永久性和不可逆性。
塑性变形在材料的加工和制造过程中起着非常重要的作用,同时也是材料力学研究的重要领域。
塑性变形的特点塑性变形的主要特点如下:1.永久性:塑性变形一旦发生,材料的形状将永久改变,不能通过去除外力来恢复原状。
2.不可逆性:与弹性变形不同,塑性变形是不可逆的,即一旦变形发生,材料无法自然地回到未变形的状态。
3.应力松弛:在塑性变形过程中,材料内部的应力会随着时间的推移而逐渐松弛,这是塑性变形的一个重要特征。
4.变形行为:塑性变形具有明显的屈服阶段、流变阶段和稳定阶段。
屈服阶段表现为应力与应变之间的非线性关系,流变阶段则表现为应力基本保持恒定,应变继续增加。
稳定阶段则表现为应力和应变逐渐趋于平衡。
塑性变形的影响因素塑性变形的发生受到多种因素的影响,主要包括:1.硬度:硬度是材料抵抗塑性变形的能力,硬度越高,材料越难发生塑性变形。
2.温度:温度对材料的塑性变形有重要影响。
通常来说,低温下材料的塑性变形能力较低,而高温下材料的塑性变形能力较高。
3.应变速率:应变速率是指材料在受力下的变形速度,高应变速率下材料更容易发生塑性变形。
4.晶界:晶界是晶体内部各个晶粒之间的边界。
晶界对材料的塑性变形有着重要影响,晶界的存在增加了材料的塑性,使其更容易发生变形。
塑性变形与材料加工塑性变形在材料加工和制造过程中发挥着重要作用。
下面以常见的金属材料加工为例来说明:1.铸造:在铸造过程中,液态金属会通过凝固而形成固态材料。
然而,在凝固过程中,金属会发生塑性变形,产生一定的应力和应变,这会导致铸件的几何尺寸和形状发生变化。
2.锻造:锻造是一种常见的金属加工方法,它是通过对金属材料施加一定的压力和变形,使其发生塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。
锻造可以改变金属的晶粒结构和机械性能。
3.压延:压延是一种常见的金属加工方法,通过对金属材料施加轴向力和横向变形,使其发生塑性变形,从而得到所需的薄板或线材。
塑性变形(3)1.冷变形金属在退火过程中显微组织的变化:在回复阶段,由于不发生大角度晶界的迁移,所以晶粒的形状和大小与变形态的相同,仍保持着纤维状或扁平状,从光学显微组织上几乎看不出变化。
在再结晶阶段,首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心,然后逐渐消耗周围的变形基体而长大,直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。
最后,在晶界表面能的驱动下,新晶粒互相吞食而长大,从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸,这称为晶粒长大阶段。
2.回复:是指冷变形后金属在加热温度较低时,原子活动能力不在,金属中的一些点缺陷和位错的迁移,使得晶格畸变逐渐减少,内应力逐渐降低的过程。
回复的驱动力:弹性畸变能(特征:1.金属的晶粒大小和形状尚无明显的变化,因而其强度,硬度和塑性等机械性能变化不大;2.内应力及电阻率等物理性能显著不为降低。
(宏观内应力))3.回复机制:a.低温回复:回复主要与点缺陷的迁移有关。
b.中温回复:温度稍高时,会发生位错运动和重新分布。
机制主要与位错滑移和位错密度降低有关。
c.高温回复(~0.3Tm),刃型位错可获得足够能量产生攀移,位错密度下降,位错重排成较稳定的组态----亚晶结构。
4.再结晶:将冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况,这个过程称之为再结晶。
再结晶的驱动力:是变形金属经回复后未被释放的储存能(相当于变形总储能的90%)5.储存能:塑性变形中外力所作的功除去大部分转化为热之外,还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部,这部分能量叫做储存能。
6.残余应力:一种内应力。
它在工件中处于自相平衡状态,其产生是由于工件内部各区域变形不均匀性,以及相互间的牵制作用所致。
7.再结晶温度:冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。
》》通常,把对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为“临界变形度”,一般金属的临界变形度约为2%~10%。