材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编 第四章 第一讲.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第四章 材料的性能materials property 性能决定用途。 本章对材料的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，复合材料及纳米材料的性能进行阐述。 4－1 固体材料的力学性能Mechanical Properties of Solid Materials 结构件：力学性能为主 非结构件：力学性能为辅，但必不可少 4-1-1 材料的力学状态 mechanical states of matrials1.金属的力学状态 A 晶态结构， B 较高的弹性模量 和强度， C 受力开始为弹性 形变，接着一段 塑性形变，然后 断裂， 总变形能很大， D 具有较高的熔点。 2. 无机非金属的力学状态 A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。 B 气相（气孔）的存在导致陶瓷的弹性模量和机械 强度降低。 C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。 D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆性断 裂，总弹性应变能很小。 3. 聚合物的力学状态 （1） 非晶态聚合物 的三种力学状态 ①玻璃态 ②高弹态 ③粘流态 （2） 结晶聚合物的力学状态 T m 、 T f 4-1-2 应力和应变 stress-strain If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature. 4-1-2 应力和应变 (stress and strain) 1. 材料的应变方式 各向同性材料，三种基本类型： 简单拉伸 tension 简单剪切 shear 均匀压缩 compression 还有扭转和弯曲形变。 （1）简单拉伸(tensile) ? = ( l – l 0 ) / l 0 = ? l / l 0 ? =F / S 0 （2）简单剪切(shear) 切应变 ? =? l / l 剪切力 ? s= F / S 0 （3）均匀压缩(compress) F：周围压力p ? V = ( V0 - V ) / V0 = ?V/ V0 （4）扭转 Torsional deformation 切应力 ? =M / W 切应变 ? =tg?= ? d 0 / (2l 0 ) ?100% （5）弯曲 Flexural deformation 弯矩 M 最大扰度 ? max 2. 应力—应变曲线类型 常用的试验方法： A .以匀速拉伸试样，用测力装置测量F 伸长计同时测量?l。 B .采用适当的坐标转换因子 拉伸应力—应变曲线（? — ?）五种类型 纯弹性型 弹性-均匀塑性型 弹性-不均匀塑性型 弹性-不均匀塑性-均匀塑性型 弹性-不均匀塑性（屈服平台）-均匀塑性型 3、应力 —应变 实例 4-1-3和4-1-4 材料的形变Deformation of Materials Elastic deformation Modulus of elasticity (Hook) (metal and ceramics) Rubberlike elasticity (elastomer) Viscoelasticity (polymer) permanent deformation Plastic (metal slip system and dislocation) viscous flow(glass and polymer) strengthening 4－1－3 弹性形变 Elastic deformation 弹性形变有普遍性 A 任何材料起始总是有弹性形变， B 有一定的弹性形变