大连理工大学精品课程-材料力学性能-第一章-金属断裂(2)
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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。
金属断裂机理1 金属的断裂综述断裂类型根据断裂的分类方法不同而有很多种,它们是依据一些各不相同的特征来分类的。
根据金属材料断裂前所产生的宏观塑性变形的大小可将断裂分为韧性断裂与脆性断裂。
韧性断裂的特征是断裂前发生明显的宏观塑性变形,脆性断裂在断裂前基本上不发生塑性变形,是一种突然发生的断裂,没有明显征兆,因而危害性很大。
通常,脆断前也产生微量塑性变形,一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%为脆性断裂;大于5%为韧性断裂。
可见,金属材料的韧性与脆性是依据一定条件下的塑性变形量来规定的,随着条件的改变,材料的韧性与脆性行为也将随之变化。
多晶体金属断裂时,裂纹扩展的路径可能是不同的。
沿晶断裂一般为脆性断裂,而穿晶断裂既可为脆性断裂(低温下的穿晶断裂),也可以是韧性断裂(如室温下的穿晶断裂)。
沿晶断裂是晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物,破坏了晶界的连续性所造成的,也可能是杂质元素向晶界偏聚引起的。
应力腐蚀、氢脆、回火脆性、淬火裂纹、磨削裂纹都是沿晶断裂。
有时沿晶断裂和穿晶断裂可以混合发生。
按断裂机制又可分为解理断裂与剪切断裂两类。
解理断裂是金属材料在一定条件下(如体心立方金属、密排六方金属、合金处于低温或冲击载荷作用),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的穿晶断裂。
解理面一般是低指数或表面能最低的晶面。
对于面心立方金属来说(比如铝),在一般情况下不发生解理断裂,但面心立方金属在非常苛刻的环境条件下也可能产生解理破坏。
通常,解理断裂总是脆性断裂,但脆性断裂不一定是解理断裂,两者不是同义词,它们不是一回事。
剪切断裂是金属材料在切应力作用下,沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂,它又分为滑断(又称切离或纯剪切断裂)和微孔聚集型断裂。
纯金属尤其是单晶体金属常发生滑断断裂;钢铁等工程材料多发生微孔聚集型断裂,如低碳钢拉伸所致的断裂即为这种断裂,是一种典型的韧性断裂。
根据断裂面取向又可将断裂分为正断型或切断型两类。