第五章材料的力學(xué)-展示頁
2024-10-15 15:37本頁面
【正文】 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。 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。 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。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(shí)，無機(jī) ?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。在無剪切力的 作用時(shí)，勢能高度為 E；有剪切應(yīng)力的作用時(shí)， 沿流動(dòng)方向上的勢壘降低△ Em，根據(jù)絕對(duì)反 應(yīng)速率理論，算得流動(dòng)速度 V為： ? )2 K T(s i n heV 321KT/E0 ?????? ??粘度表達(dá)式 ?（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。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。 ?例如： NaCl型結(jié)構(gòu)的離子晶體，其滑移 系統(tǒng)包括 {110}晶面和 {1ī0}晶向等。鏡界兩側(cè) 的晶格常數(shù)可能相同、也可能不同。 材料的蠕變 ?蠕變（ Creep）是在恒定的應(yīng)力作用下材料的應(yīng)變 ?隨時(shí)間 t增加而逐漸增大的現(xiàn)象。 ?低溫表現(xiàn)脆性的材料，在高溫時(shí)往往具有不同程度的蠕變行為，有關(guān)無機(jī)材料的蠕變理論有 位錯(cuò)蠕變理論、擴(kuò)散蠕變理論和 晶界蠕變理論等。溫度越高，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的速度越高，蠕變也越大。 材料的粘彈性 ?自然界中實(shí)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(shí)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。 E1為普彈應(yīng)變模量， E2為高彈應(yīng)變模
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