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材料力学性能笔记.docx

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文档介绍:单向静拉伸载荷
拉伸力-伸长曲线(应力应变曲线):弹性变形(外力作用下金属原子间发生可逆性位移的
L _ 口 Q T G =—-—
结果,胡克定律b = E,£ T = Gy 2(1 +v))、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形、
不位错源开动所需的外加切应力提高,屈服强度增加。韧: 晶界面积增加,分布于晶界附近的杂质浓度降低,晶界强度提高,晶粒位相差减小,塑性变 形可以被更多的晶粒所分担。
韧性:材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。静力韧度、冲击韧度和断裂韧度。
断裂:塑性变形程度(韧性断裂、脆性断裂)裂纹扩展途径(穿晶断裂、沿晶断裂)断裂机 理(纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂、准解理断裂)断裂面取向(正断、切断) 韧性断裂 顷>5%):纤维区、放射区(裂纹源)、剪切唇。
强度提高,塑性降低,尺寸越大,放射区比例增大。纤维区:位于断口中央,呈粗糙纤维状 圆环花样,产生于缩颈阶段,是裂纹产生长大并缓慢扩展区,应力变为三向应力,中心轴向 应力最大,塑变困难。第二相质点碎裂或与基体界面脱离形成微孔,在变形带内成核、长大 和聚合。
放射区:裂纹由缓慢向快速扩展转化。由于材料剪切变形作用,裂纹达到临界尺寸而快速低 能量撕裂,所以放射线平行于扩展方向。塑变f线粗;温度f强度I线细。剪切唇:断裂最后 阶段,裂纹在平面应力状态下发生失稳扩展的结果。与径向呈45°。切断型断裂。
脆性断裂(v<5%):与正应力垂直,断口平齐而光亮,常呈放射状或结晶状。
沿晶断裂:晶界强度〈屈服强度,晶界开裂于宏观裂缝之前,冰糖状断口;晶界强度〉屈服 强度,晶界具有协调变形的能力,但因晶界区形变强化能力受到损伤而很快耗尽,在晶界强 度低于晶内时便丧失了协调变形的能力,遂在晶界弯折及三晶交叉处等有应力集中的地方按 微孔聚集型断裂机制形成微孔并沿晶界扩展,形成韧窝型断口,但韧窝很细小而且沿晶界分 布,弥散相石状断口。
剪切断裂(纯剪切、微孔聚集):楔形、刀尖形,滑移流变;内含第二相韧窝。微孔形核: 第二相碎裂/裂纹尖端应力集中,产生极窄的与径向大致呈45度的剪切变形带。长大:位错 进入微孔/聚合:微孔基体截面I颈缩断裂,微裂纹。(第二相密度f塑性I加工硬化f微孔尺
寸D
穿晶断裂:解理断裂,金属材料在一定条件下(如低温),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。晶体学平面为解理面。塑性变形形成裂纹;裂纹在同一 晶粒内初期长大;裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展。裂纹要跨越若干个相互平行的、而且位于 不同高度的小晶体学平面(解理刻面),解离台阶,从而产生解理断口的微观特征。
位错运动于晶界、亚晶界及第二相处受阻,产生塞积,诱发解理裂纹,当解理裂纹遇到扭转 晶界时,裂纹不能直接越过晶界而必须重新形核。裂纹将沿若干组新的相互平行的解理面扩 展而使台阶激增,台阶汇合成河流。解理裂纹遇到刃型位错组成的小角度晶界,裂纹越过晶 界,河流也延续到相邻的晶粒中。解理裂纹遇到大角度晶界,不能通过形成新裂纹及其为 核心呈扇形扩展。
舌状花样,解理裂纹遇到挛晶,解理裂纹沿挛晶面扩展,越过挛晶面后继续沿解理面扩展。 FCC易滑移,无解理,苛刻条件时有可能。
准解离断裂:断裂路径不再与晶粒位向有关,而主要与细小的碳化物质点有关。断裂起源、 裂纹传播途径、解离位向。
格里菲斯断裂理论:气=(2ysE/na)1/2,裂纹失稳扩展,弹性模量越大、表面能越大、原子间 距越小,理论断裂强度越大。裂纹有临界尺寸。受力时由于塑性变形不均匀,当变形受到阻 碍(如晶界、第二相等)产生了很大的应力集中,当应力集中达到理论断裂强度,而材料又不 能通过塑性变形使应力松弛,这样便开始萌生裂纹。
奥罗万修正:对于大多数金属材料,虽然裂纹尖端由于应力集中作用,局部应力很高,但是 一旦超过材料的屈服强度,就会发生塑性变形。在裂纹尖端有一塑性区,材料的塑性越好强 度越低,产生的塑性区尺寸就越大。
其他静载荷 切应力主要引起塑性变形和韧性断裂,正应力容易导致脆性断裂。
T
a = max
应力状态软化系数:
Tmax与omax的比值
b
max
a值越大,最大切应力分量越大,表示应力状态越软,越易于产生塑性变形和韧性断裂。三 向不等拉伸时应力状态最硬,因其切应力分量为零,脆性断裂。
硬度:压入法(材料表面抵抗另一物体压入所引起塑性变形的能力)(布氏硬度、洛氏硬 度、维氏硬度、显微硬度)、回跳法(材料弹性变形功的大小)(肖氏硬度)、划痕法(材 料对切断的抗力)
布:a>2,测量压痕的平均直径d,求得压痕的面积A 如d'Ukgf/mm2
压痕面积大,数据稳定,重复性好;不同材料变D、F,不能直接读数,压痕测量效率低; 不宜在零件表面测定硬度;仅用于较软