材料物理（力学部分）1.pptVIP

材料物理 概念：与大学物理的区别 Physics: The science of matter and energy and of interactions between the two, grouped in traditional fields such as acoustics, optics, mechanics, thermodynamics, and electromagnetism, as well as in modern extensions including atomic and nuclear physics, cryogenics, solid-state physics, particle physics, and plasma physics. Material: The substance or substances out of which a thing is or can be made. 材料物理 主要内容： 力、热、磁学性能（20学时） 光、电、功能转换（36学时） 考核： 平时作业。 闭卷考试，力、热、磁部分约40%，光、电、功能约60%。 材料物理（材料力学部分） 主要内容 1、材料力学性能概论 2、静载荷下材料的力学性能 3、断裂力学 4、材料的增强与增韧 5、硬度 6、蠕变 7、疲劳 1 材料力学性能概论 概念： 材料的力学性能是关于材料强度的一门学科，即关于材料在外加载荷（外力）作用下或载荷和环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下表现的变形、损伤与断裂的行为规律及其物理本质和评定方法的一门学科。 1.1 指标 弹性 塑性 强度 韧性 硬度 耐磨性 缺口敏感性 裂纹扩展速率 寿命 1.3 研究目的和意义 （1）正确地使用材料，保证构件在服役期内有效运行。 （2）通过对材料力学性能的研究可以评价材料合成与加工工艺的有效性，并通过控制材料的加工工艺，提高材料的力学性能。 （3）在材料力学性能理论的指导下，采用新的材料成分和结构，或新的加工和合成工艺，设计和开发出新材料，以满足对材料的更高需求。 1.4 应用举例 弹性： 塑性变形： 硬度和韧性： 缺口和裂纹效应： 2 静载荷下材料的力学性能 2.1 应力应变的概念 应力（stress）：材料单位面积上所受的附加内力，其数值等于单位面积上所受的外力。 ? = F/A 式中， ?为应力，F为外力，A为面积。 国际单位：N/m2，Pa 名义应力(nominal stress)： ?0 = F/A0（A0：起始面积） 真实应力(real stress)： ?T = F/AT （AT：真实面积） 应力的方向规定： 拉应力为正，压应力为负。 剪切应力方向规定： 体积元上任意面上的法向应力与坐标轴的正方向相同，则该面上的剪切应力指向坐标轴的正方向者为正；如果该面上的法向应力指向坐标轴的负方向，则剪切应力指向坐标轴的正方向者为负。 应变（strain）：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。 根据受力不同分为： 拉伸应变? 剪切应变? 压缩应变? 拉伸应变?：同一直线上拉应力下发生的形变。 ? = (l1-l0)/l0 =?l/l 剪切应变?：平行剪切应力下发生的形变。 ? = tg? 压缩应变?：均匀应力下体积变化。 ?= (V1-V0)/V0 2.2 不同材料的应力应变曲线 低碳钢 不同材料的应力应变曲线 聚氯乙稀 应力应变曲线分析 弹性极限?e： 不产生永久变形的最大应力 比例极限?p： 保持弹性比例关系的最大应力值。略小于?e； 2.3 弹性模量（Elastic Modulus） modulus：a quantity that expresses the degree to which a substance possesses a property, such as elasticity. 在弹性变形阶段，材料的应力应变服从虎克定律： ? = E? E即为弹性模量。 材料产生单位应变所需要的应力 弹性模量的影响因素 （1）结合键 弹性模量的影响因素 （2）原子结构：对金属来说，原子结构对其弹性模量影响很大。 弹性模量的影响因素 （3）温度：随温度升高，弹性模量降低。 （4）相变：相变影响晶体结构，从而影响弹性模量。 相变包括：多晶型转变、有序化转变、铁磁性转变、超导态转变等。 陶瓷材料的弹性模量 特点一： 陶瓷材料的弹性模量一般高于金属。 常见材料的弹性模量 陶瓷材料的弹性模量 特点二： 陶瓷材料的弹性模量，不仅与结合键有关，还与陶瓷结构及气孔率有关。 （金属材料的弹性模量是一个非常稳定的力学性能指标） 相组成对弹性模量的影响 对两相陶瓷复合