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《工程材料力学性能》期末复习笔记由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。
《工程材料力学性能》复习笔记基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版，束德林主编第一章材料单向静拉伸的力学性能一、拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线1、材料力学性能：材料在外加载荷（外力或能量）作用下或载荷与环境因素（温度、介质、加载速率）联合作用下所表现的行为，通常表现为材料的变形和断裂，因此，材料力学性能可以理解为材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力。
2、力学性能指标：A、强度：屈服强度σs 或σ0.2（条件屈服强度），抗拉强度σbB、硬度：C、塑性：延伸率δ，断面收缩率ψ。
D、韧性：E、耐磨性：F、缺口敏感性：3、退火低碳钢在拉伸作用下变形过程：弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀塑性变形和断裂4、★画出拉伸力-伸长曲线、应力-应变曲线，标出其阶段、力学性能指标等。
5、应力、应变；真应力，真应变概念？6、缺口试样静拉伸试验种类:轴向拉伸、偏斜拉伸二、弹性变形1、弹性变形实质：A、变形可逆；B、加载和卸载期内，应力应变之间保持单值线性关系；C、变形量较小（0.5-1%）。
2、胡克定律：3、★弹性模量（E）：纯弹性变形过程中应力σ与应变（ε ）的比值。
弹性模量主要决定于金属原子的本性和晶格类型，所以是一个对组织不敏感的力学性能指标。
特点：A、单晶表现各向异性，最大值和最小值之间相差可达四倍；B、组织不敏感量，原子间作用力，则决定于原子本性和晶格类型，外在因素对其影响不大。
Q:金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?答案：金属的弹性模量主要取决于金属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，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。
《材料性能与表征》教学大纲课程代码：023155P1英文名称：Materials properties and characterization学时：32学分：2先修课程：大学物理、高等数学、金属学与热处理、模具材料与热处理、金工实习等适用专业：材料成型及其控制开课院系：材料成型及其控制系教材：《工程材料力学性能》，束德林主编，机械工业出版社，2011年5月（第2版）《材料现代分析测试方法》，王富耻主编，北京理工大学出版社，2006年1月（第1版）参考书：《分析电子显微学导论》，戎咏华主编，高等教育出版社，2006年09月（第1版）《材料性能学》，张帆主编，上海交通大学出版社，2009年1月（第1版）一、课程的性质、地位和任务（黑体小四号）《材料性能与表征》是理工科高等院校材料类专业的一门选修专业课程。
在掌握材料科学理论知识的基础上，与材料工程实践和材料科学理论研究相结合，通过《材料性能与表征》课程的学习，进一步深化掌握材料各种性能性能指标的理论和工程意义以及影响材料性能指标的各种因素，并全面介绍有关材料成分、结构及组织形貌的现代分析方法、测试技术，内容涉及X射线衍射学、电子显微学、电子能谱学、有机波谱学等方法了解或熟悉各种材料的现代分析。
培养学生掌握材料性能指标的测试原理，并初步具有分析材料性能影响因素的能力，最终达到使学生学会研究材料的晶体结构、微观组织、化学成分、物相组成与材料制备工艺、材料性能间相互作用关系的理论知识和研究方法。
二、课程内容和基本要求（黑体小四号）1．绪论（2学时）介绍《材料性能与表征课程》的性质、意义、内容及学习本课程的要求等。
2. 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能（2学时）熟悉力—拉伸曲线和应力—应变曲线的测试方法；掌握弹性变形的实质、熟悉弹性极限、比例极限、弹性比功的物理意义、工程意义；熟悉影响弹性摸量的主要因素；掌握几种理想弹性行为的定义、物理意义以及工程上的利弊；了解内耗基本概念；掌握塑性变形的机理；掌握塑性变形指标（屈服强度、延伸率、伸长率）的测试方法，了解影响屈服强度的主要因素；了解断裂的基本概念、断裂基本方式；掌握断裂的机理。
工程材料力学性能课后题答案第三版（束德林）第一章单向静拉伸力学性能1、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。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
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。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生 100％弹性变所需的应力。
（2）σr 规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
《材料性能学》课程教学大纲课程名称（英文）：材料性能学（Properties of Materials）课程类型：学科基础课总学时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12学分：4.5适用对象：金属材料工程一、课程的性质、目的和任务本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。
力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。
物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。
通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。
在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。
二、课程基本要求根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。
2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。
3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。
三、课程内容及学时分配总学时72，课堂教学60学时，实验12学时。
《材料性能学》课程教学大纲课程名称（英文）：材料性能学（Properties of Materials）课程类型：学科基础课总学时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12学分：4.5适用对象：金属材料工程一、课程的性质、目的和任务本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。
力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。
物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。
通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。
在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。
二、课程基本要求根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。
2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。
3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。
三、课程内容及学时分配总学时72，课堂教学60学时，实验12学时。
工程材料力学性能课后题答案第三版（束德林）第一章单向静拉伸力学性能1、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。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
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。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生100％弹性变所需的应力。
σ规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
（2）rσ名义屈服强度（点），对没有明显屈服阶段的塑性材料通常以产生0.2％的塑性形变对应的应力作为屈2.0服强度或屈服极限。
材料力学性能课后答案第一章一、解释下列名词材料单向静拉伸载荷下的力学性能滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。
静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
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。
比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。
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。
解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。
韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。
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。
是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。
二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能?答案：金属的弹性模量主要取决于金属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，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。
三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义?答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。
包辛格效应可以用位错理论解释。
第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动。
金属力学性能实验指导书（上册）董立新戴光泽刘志农刘力菱编西南交通大学材料科学与工程学院二〇〇七年目录目录........................................................................................................................................ - 1 - 实验一 ......................................................................................................................................... - 2 - 系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察.............................................................................. - 2 - 实验二 ......................................................................................................................................... - 6 - 硬度测定实验 ................................................................................................................... - 6 -3.5肖氏硬度测试实验................................................................................................................ - 9 -4. 实验方法及结果处理........................................................................................................... - 10 - 4.2洛氏硬度测试实验 ............................................................................................................ - 11 - 4.2.1试验条件.......................................................................................................................... - 11 - 4.2.2试验方法及数据处理...................................................................................................... - 12 - 4.3维氏硬度测试实验.............................................................................................................. - 12 - 4.3.1试验条件.......................................................................................................................... - 12 -4.4.2试验方法及数据处理...................................................................................................... - 13 -5. 实验内容及步骤................................................................................................................... - 14 - 实验三 ....................................................................................................................................... - 20 - 弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定........................................................................................ - 20 - 5．实验注意事项 ................................................................................................................... - 21 -6. 实验报告 ............................................................................................................................ - 21 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 22 - 实验四 ....................................................................................................................................... - 22 - 断裂韧度K IC测定实验.............................................................................................................. - 22 - 3.1 试样的尺寸确定：............................................................................................................. - 23 - 3.2 试样的制备 ........................................................................................................................ - 23 - 实验思考题 ............................................................................................................................... - 29 -实验一系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察1.实验目的1.1了解材料在硬性应力状态和应力集中情况下的脆性趋向。
《材料力学性能［金］》课程简介课程编号：02014029课程名称：材料力学性能［金］/ The mechanical property of materials学分：2.5学时：40 （实验：8上机：）适用专业：金属材料工程建议修读学期：第五学期先修课程：工程力学、材料科学基础、材料热处理考核方式与成绩评定标准：闭卷考试，期末考试成绩70%,平时（包括实验）成绩30%。
教材与主要参考书目：教材：束德林.工程材料力学性能（第三版）［M］.北京：机械工业出版社,2016.参考书目：⑴高建明主编.材料力学性能［M］.武汉：武汉理工大学出版社,2004.⑵石德珂，金志浩主编.材料力学性能［M］.西安：西安交通大学出版社,1998.⑶ 黄明志主编.金属力学性能［M］.西安：西安交通大学出版社，1986内容概述：《材料力学性能》是金属材料工程专业学生必修的专业学位课程。
主要包括金属在单向静拉伸载荷下的力学性能、金属在其他静载荷下的力学性能、金属在冲击载荷下的力学性能、金属的断裂韧度、金属的疲劳、金属的应力腐蚀和氢脆断裂、金属磨损和接触疲劳、金属高温力学性能。
通过学习本课程,使学生掌握金属材料在各种载荷和环境介质作用下力学行为，掌握各种力学性能指标的本质、意义、相互关系及变化规律，以及测试技术。
了解提高金属材料力学性能的方法，并为时效分析提供一定基础。
The curriculum of 44the Mechanical Property of Materials^^ is a core and basic curriculum for the students of Metallic Material Engineering. The curriculum consists of the mechanical properties of metals with the static tensile load, the mechanical properties of metals with other static loads, the mechanical properties of metals with shock load, fracture toughness of metals, fatigue of metals, stress corrosion and hydrogen embrittlement fracture of metals, wear and contact fatigue of metals, high temperature mechanical properties of metals. By studying the curriculum of 44the Mechanical Property of Materials^^, the mechanical behavior of metallic material under different load and environment is well known. It is required to master the essence, significance, relationship, change regulation and measurement technology of the specifications of the mechanical properties. Finally, the way for improving the mechanical properties of metallic materials is understood. And it provides supporting for failure analysis.《材料力学性能［金］》教学大纲课程编号：02014029课程名称：材料力学性能［金］/ the Mechanical Properties of Materials学分：2. 5学时：40 （实验：8上机：）适用专业：金属材料工程专业建议修读学期：第五学期先修课程：工程力学、材料科学基础、材料热处理一、课程性质、目的与任务【课程性质】《材料力学性能》是金属材料工程专业本科学生必修课的专业基础课程。
材料力学性能课后习题答案绪论1、简答题什么是材料的性能？包括哪些方面？[提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。
包括○1力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）○2物理性能（热、光、电、磁）○3化学性能（老化、腐蚀）。
第一章单向静载下力学性能1、名词解释：弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解：弹性变形：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。
塑性变形：微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。
弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。
弹性比功：弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。
弹性模量：工程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。
实质是产生100%弹性变形所需的应力。
滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
内耗：加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。
韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。
韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。
2、简答1) 材料的弹性模量有那些影响因素？为什么说它是结构不敏感指标？解：○1键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E高，分子键E低原子半径大，E 小，反之亦然。
○2晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性。
○3化学成分，○4微观组织○5温度，温度升高，E下降○6加载条件、负载时间。
对金属、陶瓷类材料的E 没有影响。
