第4次课教案-蠕变
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蠕变试验步骤全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:蠕变试验是用来研究材料在高温和常温下受力条件下的变形行为的一种实验方法。
这种试验通常用于评估材料的持久性能和设计寿命,对材料的工程应用具有重要的指导意义。
在进行蠕变试验时,需要按照一定的步骤来进行,以确保试验结果的准确性和可靠性。
下面将详细介绍蠕变试验的步骤:第一步:准备样品在进行蠕变试验之前,首先需要准备好要测试的材料样品。
样品的准备应该按照标准化的要求进行,例如确定样品的几何尺寸和形状,确保样品的表面光滑和无损伤。
还需要对样品进行预处理,如去除氧化层、清洁表面等操作。
第二步:确定试验条件在开始蠕变试验之前,需要确定试验的温度、应力和时间等试验条件。
这些条件通常是根据材料的使用环境和需要来确定的。
在确定试验条件时,需要参考相应的标准和规范,以确保试验的可比性和可信度。
第三步:装配试验设备将样品装入蠕变试验设备中,并根据需要设置合适的载荷和温度控制系统。
试验设备通常包括蠕变试验机、加热炉、控温系统等。
在装配试验设备时,需要确保设备的运行正常和稳定。
第四步:开始试验在一切准备工作完成之后,就可以开始进行蠕变试验了。
在试验过程中,需要实时监测试验条件的变化,如样品的变形情况、温度的变化等。
还需要定期检查试验设备的运行情况,确保试验的稳定性和准确性。
第五步:结束试验在试验时间到达后,需要结束试验并将样品从试验设备中取出。
需要对试验数据进行分析和处理,得出试验结果并进行报告。
在结束试验时,还需要对试验设备进行清洁和维护,以确保设备的长期正常运行。
蠕变试验是一种重要的材料性能评价方法,通过上述步骤的进行,可以得到准确可靠的试验结果,并为材料的工程应用提供重要的参考。
希望通过不懈努力,将蠕变试验方法不断完善,为材料科学和工程领域的发展做出贡献。
第二篇示例:蠕变试验是一种用于研究材料在高温下受力引起的变形行为的实验方法,常用于工程材料的性能评价和材料疲劳寿命预测。
4.4蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1.1 定义蠕变是率相关材料非线性,即在常荷载作用下,材料连续变形的特性。
相反如果位移固定,反力或应力将随时间而变小,这种特性有时也称为应力松驰,见图4-18a。
图4-18应力松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所示。
在初始蠕变阶段,应变率随时间而减小,这个阶段一般发生在一个相当短的时期。
在第二期蠕变阶段,有一个常应变率,所以应变以常速率发展,在第三期蠕变阶段,应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短,材料将失效,所以通常情况下,我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。
ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。
蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在高温应力分析中(如核反应堆等),蠕变分析非常重要。
例如,假设在核反应堆中施加了预荷载,以保证与相邻部件保持接触而不松开。
在高温下过了一段时间后,预荷载将降低(应力松驰),可能使接触部件松开。
对于一些材料如预应力砼,蠕变也可能十分重要。
最重要的是要记住,蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍蠕变方程:我们通过一个方程来模拟蠕变行为,此方程描述了在实验中观测到的主要特征(特别是在一维的拉伸实验中)。
这个方程以蠕应变率的方式表示出来,其形式如下:上式中,A、B、C、D是从实验中得到的材料常数,常数本身也可能是应力,应变,时间或温度的函数,这种形式的方程被称为状态方程。
上式中,当常数D为负值时,蠕应变率随时间下降,材料处于初始蠕变阶段,当D为0时,蠕应变率为常值,材料处于第二期蠕变阶段。
对于2-D或3-D应力状态,使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。
对蠕变方程积分时,我们使用经过修改的总应变,其表达式为:经过修改的等效总应变为:其等效应力由下式算出:其中:G=剪切模量=等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算,一般为正值,如果在数据表中,则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率,但这个选项一般不被推荐,因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下,它可能会严重的低估蠕变值。
金属材料蠕变早期,人们对金属材料强度的认识不足,设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。
不少构件,即使使用应力低于弹性极限,使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。
随着科学技术的发展,金属材料的使用温度逐步提高,这种矛盾越来越突出。
这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系,从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。
蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域,成为其他几个研究领域的基础。
金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。
熔点较低的金属容易产生这种现象;金属所处的温度越高,这种现象越明显。
在一定温度下,金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。
引起蠕变的这一应力称蠕变应力。
在这种持续应力作用下,蠕变变形逐渐增加,最终可以导致断裂,这种断裂称蠕变断裂。
导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。
在有些情况下(特别是在工程上),把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时,往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度,后者又称为持久强度。
蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。
温度和应力的作用方式可以是恒定的,也可以是变动的。
常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。
为了与变动情况相区别,把这种试验称为静态蠕变试验。
蠕变现象很早就被人们发现,远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。
最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属,因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。
以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象,进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。
对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。
对这些合金,要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm,不锈钢>0.4Tm)。
五、岩石的蠕变1、蠕变特征①岩石蠕变的概念在应力不变的情况下,岩石变形随时间t 而增长的现象。
即 d 随时间而变化。
σdt②岩石蠕变类型有两种类型:稳定型蠕变ε非稳定型蠕变a 、 稳定型蠕变 :在恒定εⅡ应力作用下,变形速率Ⅰ随时间递减,最终趋于Ⅰ零,即d0 ,变形区dtt域稳定。
一般在较小应力下或硬岩中。
b 、 非稳定型蠕变 :岩石在恒定应力作用下,岩石变形随时间不断增 长,直至破坏。
一般为软弱岩石或应力较大。
③蠕变曲线变化特征岩石的蠕变曲线可分为三个阶段:Ⅰ阶段:初期蠕变。
应变-时间曲线向下弯曲,应变速率d由大变dt小。
属弹性变形。
Ⅱ阶段:等速蠕变。
εⅢⅡⅠTCBP UA VεQeR0 t应变-时间曲线近似直线,应变随时间呈近于等速增长。
出现塑性。
Ⅲ阶段:加速蠕变。
应变-时间曲线向上弯曲,其应变速率加快直至破坏。
应指出,并非所有的蠕变都能出现等速蠕变阶段,只有蠕变过程中结构的软化和硬化达到动平衡,蠕变速率才能保持不变。
在Ⅰ阶段,如果应力骤降到零,则-t 曲线具有 PQR形式,曲线从 P 点骤变到 Q 点,PQ=e为瞬时弹性变形,而后随时间慢慢退到应变为零,这时无永久变形,材料仍保持弹性。
在Ⅱ阶段,如果把应力骤降到零,则会出现永久变形,其中TU=e。
④不同应力下的蠕变岩石蠕变速率与应力大小有直接关系。
低应力时,应变速度变化缓慢,逐渐趋于稳定。
应力增大时,应变速率增大。
高应力时,蠕变加速,直至破坏。
应力越大,蠕变速率越大,反之愈小。
b bε2520 b1815 b10baa a-稳定蠕变 ( 不破坏)tb-非稳定蠕变( 蠕变破坏)岩石长期强度:指岩石由稳定蠕变转为非稳定蠕变时的应力分界值。
即,岩石在长期荷载作用下经蠕变破坏的最小应力值(或)岩石极限长期强度:指长期荷载作用下岩石的强度。
2、蠕变经验公式由于岩石蠕变包括瞬时弹性变形、初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变,则在荷载长期作用下,岩石蠕变的变形可用经验公式表示为:=e + (t) +M t + T(t )e-瞬时变形;(t ) -初始蠕变; M t-等速蠕变;T (t )-加速蠕变。
教科版小学科学三年级下册《第4课蚕变了新模样》教案一、教学分析:本课是小学科学三年级下册的第4课,主要介绍蚕蛹这一蚕的生命形态,通过观察和比较蚕蛹与幼虫的相同与不同,让学生了解蚕蛹是蚕的另一种生命形态,并能用画图的方法记录蚕蛹的外部形态特征。
通过本课的学习,学生将培养科学观察、比较和记录的能力,同时了解蚕丝与人类的关系,理解人类生活依赖自然的重要性。
二、教学目标:1. 科学概念目标:a. 理解蚕蛹是蚕生长发育的一个重要阶段,是蚕的另一种生命形态。
b. 理解蚕蛹是由蚕的幼虫发育来的,身体分为头胸腹三部分,但身体外部特征与幼虫区别很大。
2. 科学探究目标:a. 能够通过观察获得的信息推测蚕茧中有蛹,及蚕蛹身体可能发生的变化。
b. 能用比较的方法研究蚕蛹与幼虫的相同与不同,进一步认识两者的关系。
3. 科学态度目标:a. 能够坚持观察并记录蚕吐丝结茧的过程。
b. 能够在好奇心的驱使下对蚕的生长变化保持着探究兴趣。
4. 科学、技术、社会与环境目标:a. 能通过蚕丝与人类的关系,理解人类的生活依赖自然,并可以通过技术合理地利用自然资源改善自己的生活。
三、教学重难点:教学重点:能用画图的方法记录蚕蛹的外部形态特征。
教学难点:比较研究蚕蛹与幼虫的相同与不同。
四、学情分析:学生已经学过蚕的生长发育过程,对蚕的基本知识有一定了解。
他们具备一定的观察和记录能力,但在比较研究方面可能还存在一定的困难。
五、教学方法:本课采用情景教学法和探究式学习法相结合的教学方法。
通过情境创设和问题导入,激发学生的学习兴趣和思维,引导学生进行观察和比较研究。
六、教学准备:教师准备:1. 准备课件和教具,包括蚕蛹和幼虫的图片、蚕茧、画纸、彩色笔等。
2. 准备相关的教学素材和实验材料。
学生准备:1. 带来纸和笔,用于记录观察结果。
2. 具备基本的观察和记录能力。
七、教学过程:1. 导入教师展示蚕蛹和幼虫的图片,激发学生对蚕蛹的兴趣和好奇心。
材料力学中的蠕变行为分析材料力学是研究物体在外力作用下的力学性能和变形规律的科学分支。
其中,蠕变行为是材料力学中一个重要且复杂的研究内容。
本文将重点分析材料力学中的蠕变行为及其分析方法。
一、蠕变行为的基本概念蠕变是指固体材料在一定温度、应力和时间条件下,随时间的延长而发生的持续性变形现象。
在蠕变过程中,材料的形状、尺寸和性能发生不可逆的变化。
二、蠕变行为的特点1. 时间依赖性:蠕变是一种时间持续性变形,其变形速率与时间有关。
2. 应力依赖性:蠕变速率与应力大小成正比,应力越大,蠕变速率越快。
3. 温度依赖性:蠕变速率与温度呈指数关系,温度升高时,蠕变速率增加。
4. 蠕变可逆性:蠕变变形是一种不可逆过程,受到负载终止后,仍然会发生恢复变形,即蠕变现象。
三、蠕变行为的分析方法1. 经验模型法这种方法是根据实验数据建立的一种经验公式,通过试验获取蠕变变形数据,然后利用统计方法进行曲线拟合,得到适用于该材料的蠕变模型。
常用的经验模型包括Norton-Bailey模型、Garofalo模型等。
2. 经典理论法经典理论法是从材料微观结构和力学行为出发,通过数学推导建立蠕变方程,并求解该方程得到蠕变应变和蠕变速率。
常用的经典理论方法有Maxwell模型、Kelvin模型等。
3. 统计学方法统计学方法是基于大量试验数据的统计分析,通过对蠕变数据的分布规律进行研究,得出蠕变行为的统计学参数,包括蠕变寿命、蠕变应变与应力的关系等。
四、蠕变行为的影响因素1. 温度:温度是影响蠕变行为的重要因素,温度升高会导致蠕变速率增加。
2. 应力:应力越大,蠕变速率越快。
3. 材料结构:材料的晶格结构、缺陷和位错等也会对蠕变行为产生影响。
4. 环境条件:气氛中存在的含氧量、湿度等环境条件也会对蠕变行为产生影响。
五、蠕变行为的应用蠕变行为分析在材料研究及工程应用中具有重要意义。
例如,在航空航天领域中,蠕变行为的研究有助于材料的选取和设计;在核工程中,蠕变行为的分析可用于预测材料的寿命和安全性能等。
蠕变实验方案
一、实验目的
设计车轴/轴承材料蠕变实验,获得车轴、轴承材料蠕变曲线,分析在相应工作应力下和工作温度下材料的应变量随时间的变化关系。
分析在一定工作应力和工作温度下蠕变可能对车轴-轴承弛缓产生的影响。
二、实验仪器
GWT504型高温蠕变持久试验机、扫描电子显微镜(SEM)。
三、实验参数:
(1)压力:110MPa;
(2)温度:90℃;
(3)时间:70h;
四、实验步骤:
(1)将车轴材料和轴承内圈材料分别按照如图1所示制备标准试样;
图1 蠕变实验
(2)标准试样完成后,使用GWT504型高温蠕变持久试验机,如图2所示,对车轴试样和轴承内圈试样分别进行拉伸蠕变实验,实验参数均按照压力110MPa,温度90℃的参数进行,时间为70小时;
图2 GWT504型高温蠕变持久试验机
(3)记录每一时刻车轴试样和轴承内圈试样的伸长量,直至实验结束;
(4)记录的伸长量与时间的关系实验数据,分析蠕变可能对车轴-轴承弛缓产生的影响。
蠕变实验报告蠕变实验报告引言:蠕变实验是一种常见的科学实验,通过观察物质在不同条件下的变化,以揭示其内在的特性和规律。
本次实验旨在研究蠕变现象,并探究其对环境变化的响应。
实验材料与方法:实验材料包括一块普通的塑料蠕虫模型、一盆土壤、一盆水以及一盆沙子。
实验方法分为两个部分,首先将蠕虫模型放置在土壤中,观察其在不同湿度条件下的运动情况;然后将蠕虫模型放置在水和沙子中,观察其对不同介质的适应能力。
实验结果与分析:在土壤湿度方面,我们将蠕虫模型分别放置在干燥的土壤和湿润的土壤中进行观察。
结果显示,蠕虫在湿润的土壤中表现出更加活跃的运动,而在干燥的土壤中则显得较为迟缓。
这说明蠕虫对湿度的变化非常敏感,湿润的土壤提供了更适宜的生存环境,蠕虫在其中能够更好地生长和繁殖。
在介质适应能力方面,我们将蠕虫模型分别放置在水和沙子中进行观察。
结果显示,蠕虫在水中能够自如地游动,而在沙子中则无法前进。
这表明蠕虫对介质的选择有一定的偏好性,水作为一种流动的介质,对蠕虫的运动提供了更大的便利,而沙子则由于其颗粒较大、固定性较强,对蠕虫的运动产生了一定的阻碍。
结论:通过本次实验,我们可以得出以下结论:1. 蠕虫对湿度的变化非常敏感,湿润的土壤有利于蠕虫的生长和繁殖。
2. 蠕虫对介质的选择有一定的偏好性,水作为流动的介质对蠕虫的运动更为有利。
3. 蠕虫在干燥的土壤和沙子中的运动受到一定的限制,其活动范围受到环境条件的制约。
进一步探讨:蠕变实验不仅仅是对蠕虫这一生物的研究,更是对自然界中各种生物对环境变化的适应能力的探索。
在实际生活中,我们也可以通过类似的实验来观察和研究其他生物的蠕变现象,以更好地了解它们的生存环境和适应策略。
此外,蠕变实验还可以引发对生物多样性和生态平衡的思考。
不同生物对环境的适应能力不同,这也是生物多样性的体现。
而生物之间的相互作用和相互依赖,正是维持生态平衡的重要因素。
通过对蠕变现象的研究,我们可以更好地了解生物之间的关系,并为保护和维护生态平衡提供科学依据。