第五章材料的力學(xué)-wenkub
2022-10-28 15:37:47 本頁(yè)面
【正文】 粘度 ?隨溫度 T的升高而指數(shù)下降） 根據(jù)牛頓粘性定律，可得 ?可近似認(rèn)為 ?=?1=?2=?3，則流動(dòng)體積 V0=?3 與分子體積大小相當(dāng)，上式成為 ? ～ )2kT(0 s in h2)kT/E(ex p3211????????? ?)2kTV(si n h2)kT/E(e x p00????? ? kT/E0E / k T00eeVkT ?? ? 材料的塑性、蠕變與粘彈性 材料的塑性 ? 塑性（ Plasticity）： 材料在外力去除后仍保持部分應(yīng)變的特性 ?延展性（ Ductility）： 材料發(fā)生塑性形變而不斷裂的能力 塑性形變 ?在足夠大的剪切應(yīng)力 ?作用下或溫度 T較高 時(shí)，材料中的晶體部分會(huì)沿著最易滑移的系 統(tǒng)在晶粒內(nèi)部發(fā)生位錯(cuò)滑移，宏觀上表現(xiàn)為 材料的塑性形變。 泊松比（ Poisson’s Ration） ? 泊松比 μ ? 在拉伸試驗(yàn)中，材料橫向單位面積的減少 與縱向單位面積長(zhǎng)度的增加之比值，即 在 E、 G、 B和 μ四個(gè)參數(shù)中只有兩個(gè) 獨(dú)立： E=2G(1+μ) =3B(12μ) 彈性模量 ?（原子間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志之一） ? 兩類原子間結(jié)合力與原子間距關(guān)系曲線 ? 彈性模量實(shí)際與曲線上受力點(diǎn)的曲線斜率成 正比 兩相復(fù)合材料 ?上限彈性模量 EH： 下限彈性模量 EL： ?對(duì)于連續(xù)基體內(nèi)含有封閉氣孔時(shí)，總彈性模量的經(jīng)驗(yàn)公式為： E=E0(+) E0為無(wú)氣孔時(shí)的彈性模量 P為氣孔率 2211H VEVEE ??2211L /EV/EV1 / E ??廣義的 Hook定律 ?同時(shí)受到三維方向上的應(yīng)力作用時(shí)，描述彈性形變采用廣義的 Hook定律 i和 j分別取值為 1， 2， … ， 6，為 ?彈性剛度（ Elastic Stiffness） ,屬四階張量 ?采用縮寫命名法變?yōu)? klijklij C ?? ?qpqP C ?? ?對(duì)應(yīng)的矩陣表達(dá)式為 ?粘性形變（ Viscous Deformation） ? 粘性物體在剪切應(yīng)力作用下發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的流動(dòng)變形，該形變隨時(shí)間增加而增大。西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系 第五章 主要內(nèi)容 ?第一節(jié) 材料的形變 ?第二節(jié) 材料的塑性、蠕變與粘彈性 ?第三節(jié) 材料的斷裂與機(jī)械強(qiáng)度 ?第四節(jié) 材料的量子力學(xué)基礎(chǔ) ?專題 材料的力學(xué)與顯微結(jié)構(gòu) ?形變（ Deformation） ?材料在外力的作用下發(fā)生形狀與尺寸的變化 ?力學(xué)性能或機(jī)械性能（ Mechanical Property） ?材料承受外力作用、抵抗形變的能力及其破壞規(guī)律 不同材料的應(yīng)力 — 應(yīng)變關(guān)系示意圖 應(yīng)力 ?應(yīng)力（ Stress） :材料單位面積上所受的附加內(nèi)力 ?其值等于單位面積上所受的外力 ?=F/A ?在國(guó)際單位制中，應(yīng)力的單位為牛頓 /米 2， ?即 N/m2,又寫為 Pa 體積元單位面積上的力可分解為法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力，見圖 : ? 若材料受力前的面積為 A0, 則 ?0=F/A0稱為名義應(yīng)力； ?若材料受力后面積為 A, 則 ?T=F/A0稱為真實(shí)應(yīng)力。理想粘性形變行為遵循牛頓粘性定律，即剪切應(yīng)力與應(yīng)變率或流動(dòng)速度梯度成成正比 ? ? ?稱為粘性系數(shù)（單位： Pa ?滑移和孿晶：晶體塑性形變兩種基本形式 滑移 ?滑移是指在剪切應(yīng)力作用下晶體一部分 相對(duì)于另部分發(fā)生平移滑動(dòng)。 孿晶 ?孿晶是晶體材料中原子格點(diǎn)排列一部分 與另部分呈鏡像對(duì)稱的現(xiàn)象。 ?影響蠕變的因素有：溫度、應(yīng)力、組分、晶體鍵型、氣孔、晶粒大小和玻璃相等。 擴(kuò)散蠕變理論 ?認(rèn)為材料在高溫下的蠕變現(xiàn)象與晶體中的擴(kuò)散現(xiàn)象類似，蠕變過程是在應(yīng)力作用下空位沿應(yīng)力作用方向（或晶粒沿相反方向）擴(kuò)散的一種形式 晶界蠕變理論 ?認(rèn)為多晶界材料由于存在大量的晶界，當(dāng)晶界位相差大時(shí)，可把晶界看成非晶體，在溫度較高時(shí)，晶界粘度迅速下降，應(yīng)力使得晶界發(fā)生粘性流動(dòng)而導(dǎo)致蠕變。 材料蠕變與回復(fù)曲線 材料的應(yīng)力松弛 ?應(yīng)力松弛是指在恒定的應(yīng)變時(shí)，材料的內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而減小的現(xiàn)象。 ?在實(shí)際生產(chǎn)中，作為工程材料，蠕變?cè)叫≡胶?。以便吸收更多的能量，以增?qiáng)防震和隔音效果。據(jù)此原理可用有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，去預(yù)測(cè)很寬范圍內(nèi)材料的力學(xué)性質(zhì)。由于高分子材料的分子鏈?zhǔn)切滦偷?，并且要考慮的形變是單軸方向的，因此可以采用在 X方向上的‘有效彈性系數(shù)’而把體系描述成在一維方向上的分子鏈。 材料的裂紋斷裂理論 ?（裂紋并不是兩部分晶體同時(shí)沿整個(gè)界面斷開，而 是裂紋擴(kuò)展的結(jié)果） ? 根據(jù)彈性理論求出裂紋尖端應(yīng)力： ? 因?yàn)橐话?Ca,則 σAσ,即在裂紋 尖端存在應(yīng)力集中效應(yīng)，當(dāng) σAσth時(shí)，裂紋就被拉開而擴(kuò)
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