材料力学性能重点总结

材料性能知识点总结材料的性能是指材料在特定条件下所表现出来的力学、物理、化学、热学等方面的特性。

了解材料的性能对于进行材料的选择、设计以及工程应用至关重要。

本文将从材料的力学性能、物理性能、化学性能和热学性能等方面进行总结。

一、材料的力学性能1. 强度材料的强度是指材料抵抗外部力作用下抵抗破坏的能力。

常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

强度是材料最基本的性能之一，对于工程结构的设计和选择材料至关重要。

2. 韧性材料的韧性是指材料在受到外部力作用下发生损伤时的能力。

与强度不同，韧性反映了材料在受到冲击或者局部损伤后的延展性和吸能能力。

韧性高的材料通常会在受力后产生一定程度的变形而不会立即断裂。

3. 刚度材料的刚度是指材料在受力作用下的变形程度。

刚度高的材料在受力后会产生较小的变形，具有较好的抗变形能力。

在很多工程应用中要求材料具有一定的刚度以满足设计要求。

4. 硬度材料的硬度是指材料抵抗表面划伤或者压痕的能力。

硬度测试通常通过洛氏硬度、巴氏硬度等方法进行检测。

硬度是材料的持久性能，硬度高的材料通常耐磨损、耐腐蚀能力较强。

5. 疲劳性能材料的疲劳性能是指材料在受到交变载荷或者重复载荷作用下的抗疲劳能力。

疲劳性能是材料在实际使用中的重要性能之一，对于机械零部件、航空工业等领域的材料选择至关重要。

6. 蠕变性能材料的蠕变性能是指材料在高温下长期受力变形的抗蠕变能力。

在高温环境下，材料的蠕变性能会影响结构的安全和可靠性。

二、材料的物理性能1. 密度材料的密度是指单位体积内的质量。

密度的大小直接影响了材料的重量和强度。

通常情况下，密度较小的材料更适合用于要求轻量化设计的结构。

2. 热导率材料的热导率是指材料传导热量的能力。

热导率高的材料在传热和散热方面表现更佳。

3. 电导率材料的电导率是指材料传导电流的能力。

电导率高的材料通常用于导电材料和电子器件的制造。

4. 磁性材料的磁性是指材料在外磁场作用下的磁导能力。

材料力学性能材料受力后就会产生变形，材料力学性能是指材料在受力时的行为。

描述材料变形行为的指标是应力σ和应变ε，σ是单位面积上的作用力，ε是单位长度的变形。

描述材料力学性能的主要指标是强度、延性和韧性。

其中，强度是使材料破坏的应力大小的度量；延性是材料在破坏前永久应变的数值；而韧性却是材料在破坏时所吸收的能量的数值。

1．弹性和刚度材料在弹性范围内，应力与应变成正比，其比值E=σ/ε（MN/m2）称为弹性模量。

E标志着材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。

E值主要取决于各种材料的本性，一些处理方法（如热处理、冷热加工、合金化等）对它影响很小。

零件提高刚度的方法是增加横截面积或改变截面形状。

金属的E值随温度的升高而逐渐降低。

2．强度在外力作用下，材料抵抗变形和破坏的能力称为强度。

根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。

当材料承受拉力时，强度性能指标主要是屈服强度和抗拉强度。

（1）屈服强度σs在图1-6（b）上，当曲线超过A点后，若卸去外加载荷，则试样会留下不能恢复的残余变形，这种不能随载荷去除而消失的残余变形称为塑性变形。

当曲线达到A点时，曲线出现水平线段，表示外加载荷虽然没有增加，但试样的变形量仍自动增大，这种现象称为屈服。

屈服时的应力值称为屈服强度，记为σS。

有的塑性材料没有明显的屈服现象发生，如图1-6（c）所示。

对于这种情况，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，以σ0.2表示。

机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。

材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。

（2）抗拉强度σb材料发生屈服后，其应力与应变的变化如图1-1所示，到最高点应力达最大值σb。

在这以后，试样产生“缩颈”，迅速伸长，应力明显下降，最后断裂。

力学材料类知识点总结力学材料是研究各种材料在受力作用下的力学性能的一个重要领域，包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料、复合材料和生物材料等。

力学材料的研究对于材料工程、结构设计、材料制备具有重要的意义。

在这篇总结中，我们将介绍一些力学材料的基本知识点，包括材料的力学性能、材料的力学测试方法、材料的损伤与断裂、材料的应用等方面的内容。

1. 材料的力学性能材料的力学性能是指材料在受力作用下所表现出的力学特性及其与力学参数之间的关系。

主要包括材料的弹性性能、塑性性能、断裂性能、疲劳性能等。

材料的力学性能直接影响到材料的应用领域和使用寿命。

弹性性能：材料的弹性性能是指材料在受力作用下的变形能力。

当受力作用停止后，材料能够恢复到原始形状和尺寸。

弹性模量是衡量材料弹性性能的重要参数，不同的材料具有不同的弹性模量。

塑性性能：材料的塑性性能是指材料在受力作用下的变形能力。

当受力超过一定程度时，材料会发生塑性变形并无法完全恢复原态。

屈服强度和延伸率是衡量材料塑性性能的重要参数。

断裂性能：材料的断裂性能是指材料在受力作用下的抗断裂能力。

断裂韧性、断裂强度和断裂伸长率是衡量材料断裂性能的重要参数。

疲劳性能：材料的疲劳性能是指材料在受循环加载作用下的抗疲劳性能。

疲劳寿命、疲劳极限和疲劳裂纹扩展速率是衡量材料疲劳性能的重要参数。

2. 材料的力学测试方法力学测试是研究材料力学性能的重要手段，通常包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、硬度测试、冲击试验等。

这些测试方法能够准确地评估材料的力学性能，并为材料的应用提供有效的数据支持。

拉伸试验：拉伸试验是测定材料拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率等参数的常用试验方法。

通过拉伸试验得到的应力-应变曲线能够反映材料的弹性行为和塑性行为。

压缩试验：压缩试验是测定材料在压缩状态下的力学性能参数，如压缩强度、屈服强度等。

压缩试验能够评估材料在受压状态下的表现情况。

弯曲试验：弯曲试验是测定材料在弯曲状态下的力学性能参数，如抗弯强度、屈服强度、弯曲模量等。

材料力学性能-考前复习总结（前三章）金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下（环境）变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。

材料的安全性指标：韧脆转变温度Tk；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；缺口敏感性NSR材料常规力学性能的五大指标：屈服强度；抗拉强度；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；硬度；断裂韧性第一章单向静拉伸力学性能应力和应变：条件应力条件应变 =真应力真应变应力应变状态：可在受力机件任一点选一六面体，有九组应力，其中六个独立分量。

其中必有一主平面，切应力为零，只有主应力，且，满足胡克定律。

应力软性系数：最大切应力与最大正应力的相对大小。

1 弹变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。

ae=1/2σeεe=σe2/2E。

取决于E和弹性极限，弹簧用于减震和储能驱动，应有较高的弹性比功和良好弹性。

需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。

2）弹性不完整性：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向及加载时间无关，但对实际金属而言，与这些因素均有关系。

①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。

与材料成分、组织及试验条件有关，组织约不均匀，温度升高，切应力越大，滞弹性越明显。

金属中点缺陷的移动，长时间回火消除。

弹性滞后环：由于实际金属有滞弹性，因此在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回路。

吸收变形功循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（塑性区加载，塑性滞后环），也叫内耗（弹性区加载），或消震性。

②包申格效应：定义：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。

（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）解释：与位错运动所受阻力有关，在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲，密度增大，形成位错缠结或胞状组织，相对稳定。

材料力学性能：材料在各种外力作用下抵抗变形和断裂的能力。

屈服现象：外力不增加，试样仍然继续伸长，或外力增加到一定数值时突然下降，随后在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形。

屈服过程：在上屈服点，吕德斯带形成；在下屈服点，吕德斯带扩展；当吕德斯带扫过整个试样时，屈服伸长结束。

屈服变形机制：位错运动与增殖的结果。

屈服强度：开始产生塑性变形的最小应力。

屈服判据：屈雷斯加最大切应力理论：在复杂应力状态下，当最大切应力达到或超过相同金属材料的拉伸屈服强度时产生屈服。

米赛斯畸变能判据：在复杂应力状态下，当比畸变能等于或超过相同金属材料在单向拉伸屈服时的比畸变能时，将产生屈服。

消除办法：加入少量能夺取固溶体合金中溶质原子的物质，使之形成稳定化合物的元素；通过预变形，使柯氏气团被破坏。

影响因素：1.内因：a)金属本性及晶格类型：金属本性及晶格类型不同，位错运动所受的阻力不同。

b)晶粒大小和亚结构：减小晶粒尺寸将使屈服强度提高。

c)溶质元素：固溶强化。

d)第二相2.外因：温度(-)；应变速率(+)；应力状态。

第二相强化(沉淀强化+弥散强化)：通过第二相阻碍位错运动实现的强化。

强化效果：在第二相体积比相同的情况下，第二相质点尺寸越小，强度越高，强化效果越好；在第二相体积比相同的情况下，长形质点的强化效果比球形质点的强化效果好；第二相数量越多，强化效果越好。

细晶强化：通过减小晶粒尺寸增加位错运动障碍的数目(阻力大)，减小晶粒内位错塞积群的长度(应力小)，从而使屈服强度提高的方法。

同时提高塑性及韧性的机理：晶粒越细，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少，因应力集中引起的开裂机会较少，有可能在断裂之前承受较大的变形量，即表现出较高的塑性。

细晶粒金属中，裂纹不易萌生（应力集中少），也不易传播（晶界曲折多），因而在断裂过程中吸收了更多能量，表现出较高的韧性。

固溶强化：在纯金属中加入溶质原子形成固溶合金，将显著提高屈服强度。

材料的力学性能
1.刚度---材料抵抗弹性变形的能力
2.强度---材料对塑性变形的抗力
1）屈服强度σs ，材料抵抗塑性变形的能力。

2）抗拉强度σb ，材料抵抗断裂的能力。

3）条件屈服强度σ0.2，有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。

4）屈强比σs/σb，钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。

屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75，合金结构钢为0.84-0.86。

3.塑性---材料塑性变形的能力
1）延伸率δ，试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数。

2）断面收缩率ψ，试样拉断时颈缩部位的截面积与原始截面积之差，与原始截面积之比的百分数。

4.硬度---材料表面上，局部体积内对塑性变形的抗力
1）布氏硬度 HB，测量有色金属、铸铁等软材料。

2）洛氏硬度 HRC，测量淬火钢等硬材料（当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量）。

3）维氏硬度 HV，测量硬质合金等高硬度材料。

6.疲劳强度 -1 ---材料承受N次应力循环而不断裂的最大应力
疲劳机理：应力集中、表面状态、内部缺陷等导致显微裂纹>裂纹扩张>零件有效截面减小>
断裂。

绪论弹性：指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。

塑性：材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力。

刚度：材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

强度：材料对变形和断裂的抗力。

韧性：指材料在断裂前吸收塑性变形和断裂功的能力。

硬度：材料的软硬程度。

耐磨性：材料抵抗磨损的能力。

寿命：指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能。

材料的力学性能的取决因素：内因——化学成分、组织结构、残余应力、表面和内部的缺陷等；外因——载荷的性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件的变化。

第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线应力—应变曲线退火低碳钢在拉伸力作用下的力学行为可分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形和不均匀集中塑性变形和断裂几个阶段。

弹性变形阶段：曲线的起始部分，图中的oa段。

多数情况下呈直线形式，符合虎克定律。

屈服阶段：超出弹性变形范围之后，有的材料在塑性变形初期产生明显的塑性流动。

此时，在外力不增加或增加很小或略有降低的情况下，变形继续产生，拉伸图上出现平台或呈锯齿状，如图中的ab段。

均匀塑性变形阶段：屈服后，欲继续变形，必须不断增加载荷，此阶段的变形是均匀的，直到曲退火低碳钢应力—应变曲线线达到最高点，均匀变形结束，如图中的bc段。

不均匀塑性变形阶段：从试样承受的最大应力点开始直到断裂点为止，如图中的cd段。

在此阶段，随变形增大，载荷不断下降，产生大量不均匀变形，且集中在颈缩处，最后载荷达到断裂载荷时，试样断裂。

弹性模量E：应力—应变曲线与横轴夹角的大小表示材料对弹性变形的抗力，用弹性模量E表示。

塑性材料应力—应变曲线（a）弹性—弹塑性型：Oa为弹性变形阶段，在a点偏离直线关系，进入弹—塑性阶段，开始发生塑性变形，开始发生塑性变形的应力称为屈服点，屈服点以后的变形包括弹性变形和塑性变形。

在m点卸载，应力沿mn降至零，发生加工硬化。

（b）弹性-不均匀塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现了明显的屈服点aa′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。

材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。

力学性能是材料工程中非常重要的一个指标，它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。

材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。

首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。

常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力，抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。

强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料力学性能的重要参数。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。

韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能，能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。

再次，硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。

硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力，是材料抵抗局部破坏的重要指标。

硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。

此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。

塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形，具有良好的加工性能和成形性能。

材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺，是材料加工和成形的重要指标。

最后，蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。

蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏，是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。

综上所述，材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标，强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。

在材料设计、选材和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，选择合适的材料以满足工程需求。

同时，通过合理的材料处理和改性，可以改善材料的力学性能，提高材料的使用寿命和安全可靠性。