第五章材料的力學(xué)-全文預(yù)覽
【正文】 位錯，在高溫時由于熱運動增大了原子的能量，使得位錯能克服阻礙發(fā)生運動而導(dǎo)致材料的蠕變。 實際晶體材料的滑移 ?由于使位錯運動所需的剪切應(yīng)力比使晶體兩部分 整體相互滑移所需的應(yīng)力小得多 ?因此實際晶體材料的滑移是位錯缺陷在滑移面上 沿滑移方向運動的結(jié)果， ?溫度高時，位錯運動的速度快，使得諸如氧化鋁 等在室溫下不易滑移的脆性材料，在一千度以上的 高溫時也能產(chǎn)生一定程度的塑性形變而呈現(xiàn)一定 程度的韌性。 ?滑移一般發(fā)生在原子密度大的晶面和晶 面指數(shù)小的晶向上。 絕對速率理論的粘性流動模型 ?認為液體流動是一種速率過程，某一液體層相 對于鄰層液體流動時，液體分子從一種平衡態(tài) 越過勢壘到達另一種平衡狀態(tài)。 ?根據(jù)剪切應(yīng)力互等的原理可知： ?xy=?yx， 故某點的應(yīng)力狀態(tài)由 6個應(yīng)力分量來決定 ?應(yīng)變（ Strain）： 材料受力時內(nèi)部各質(zhì)點之間的相對位移 ?對于各向同性的材料，有三種基本應(yīng)變 類型： 拉伸應(yīng)變 ?， 剪切應(yīng)變 ?和壓縮應(yīng)變△ 拉伸應(yīng)變 ?拉伸應(yīng)變是指材料受到垂直于截面積的 大小相等、方向相反并作用在同一條 直線上的兩個拉伸應(yīng)力時材料 發(fā)生的形變 ? 一根長度為 L0的材料，在拉 應(yīng)力的作用下被拉長到 l1, 則在小伸長時，其拉伸應(yīng)變?yōu)? 0001lllll ?????真實應(yīng)變 ?T ?橡膠類彈性體大伸長的拉伸應(yīng) 變?yōu)椋? [(l/l0)(l0/l)2]3 01nllT lllldl10?? ??剪切應(yīng)變 ?剪切應(yīng)變 是指材料受到平行于截面積的大小相等、 方向相反的兩個剪切力時發(fā)生的形變： ? ?=tan? ? 在小剪切力應(yīng)變時 ?≈0 壓縮應(yīng)變 ?壓縮應(yīng)變是指材料周圍受到均勻應(yīng)力 P時， 其體積從開始時的 V0變化為 V1=V0V的 形變 : 0010VVVVV ?????應(yīng)變張量 ? ?xx ?xy ?xz ??ij = ?yx ?yy ?yx ? ?zx ?zy ?zz 其中 ?xy=?yx，應(yīng)變也由 6個獨立分量決定 ?對于理想的彈性材料，在應(yīng)力的作用下 會發(fā)生彈性形變（ Elastic Deformation） , ?其應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從 Hook定律 ： ?三種應(yīng)變類型的彈性模量 楊氏模量 E、剪切模量 G、體積模量 B Hook定律 ??=E? ?比例系數(shù) E成為彈性模量（ Elastic Modulus） , 又稱彈性剛度 ?三種應(yīng)變類型的彈性模量 ? 楊氏模量 E；剪切模量 G； 體積模量 B。 應(yīng)力張量（ Tensor） ? ?xx ?xy ?xz ?ij = ?yx ?yy ?yx ?zx ?zy ?zz ?法向應(yīng)力 ?導(dǎo)致材料的伸長或縮短， 而切向應(yīng)力 ?引起材料的切向畸變。S） ?簡稱為粘度（ Viscosity） dxdvdtd ???? ??牛頓流體 ?牛頓流體 ?在足夠的剪切力下或溫度足夠高時，無機 ?材料中的陶瓷晶界、玻璃和高分子的非晶 ?部分均勻產(chǎn)生粘性形變，因此高溫下的氧 ?化物流體、低分子溶液或高分子稀溶液大 ?多屬于牛頓流體 ?非牛頓流體 ?而高分子濃溶液或高分子熔體不符合 ?牛頓粘性定律，為非牛頓流體。在顯微鏡 下可觀察到晶體表面出現(xiàn)宏觀裂紋，并 構(gòu)成滑移帶。鏡界兩側(cè) 的晶格常數(shù)可能相同、也可能不同。 ?低溫表現(xiàn)脆性的材料，在高溫時往往具有不同程度的蠕變行為，有關(guān)無機材料的蠕變理論有 位錯蠕變理論、擴散蠕變理論和 晶界蠕變理論等。 材料的粘彈性 ?自然界中實際存在的材料，其形變一般介于理想彈性固體與理想粘性液體之間，即具有固體的彈性又具有液體的粘性，即粘彈性（ Visoelasticity） . ?最典型的是高分子材料 ? 粘彈性材料的力學(xué)性質(zhì)與時間有關(guān) ,具有力學(xué)松弛的特征 ,常見的力學(xué)松弛現(xiàn)象有蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和力損耗等。其本質(zhì)與蠕變原因相同，同樣反映高分子材料分子鏈的三種形變： ?式中： ?0為初始應(yīng)力， ?為松弛時間， t為時間 ??? /t0 e ??滯后 ?滯后 交變應(yīng)力作用下形變落后于應(yīng)力變化的現(xiàn)象 ?原因：在外力作用和去除中，大分子的形變使大分子鏈段發(fā)生重排，這種過程需要一定的時間，導(dǎo)致應(yīng)變的產(chǎn)生滯后于應(yīng)力的作用。如聚四氟乙烯的蠕變嚴重，不能作為機械零件，但具有很好的自潤滑特性，是很好的密封材料；而橡膠材料硫化交聯(lián)的方法是為了防止因分子間滑移的粘性形變而引起的蠕變；又如材料加工時會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，常用升溫退火的方法來
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