第一章 材料的受力形变.pptVIP

第一节 材料的应力、应变及弹性形变 第二节 材料中晶相的塑性形变 第三节　材料的高温蠕变 第四节 高温下玻璃相的粘性流动 各种材料在外力作用下，发生形状和大小的变化，称为形变。 二、应　变 　应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 1. 名义应变和真实应变 一根长度为 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到 ，则应变的定义为： 称为名义应变。? 如果上式中分母不是 ，而是随拉伸而变化的真实长度 ，则真实应变为 如上图：研究物体中一点的应变状态，在物体内围绕该点取出一体积元 点处沿  方向的位移分量为 1、? 广义虎克定律 　 一长方体，各棱边平行于坐标轴，在垂直于 轴的两个面上受有均匀分布的正应力 对于各向同性体，这些正应力不会引起长方体的 角度改变。长方体在x轴的相对伸长可表示为： 式中 为弹性模量，对各向同性体为一常数。E表示材料抵抗变形的能力。 当长方体伸长时，侧向要发生横向收缩 横向变形系数 ，叫做泊松比。 　　　 ? 若长方体各面分别受有均匀分布的正应力 ,则在各方面的总应变可以将三个应力分量中的第一个应力分量引起的应变分量叠加而求得。此时，虎克定律为： 　对于剪应变，则有： 大多数多晶材料虽然微观上各晶粒具有方向性， 但因晶粒数量很大，且随机排列，故宏观上可以当作 各向同性体处理。 对于弹性形变，金属材料的泊松比为0.29~0.33，无机材料为0.2～0.25。无机材料的弹性模量E随材料不同变化范围大，约为109 ～ 1011Pa。 单晶及具有织构的材料或复合材料（用纤维增强）具有明显的方向性，在此情况下，各种弹性常数随方 向不同，则虎克定律描述了更一般的s-e关系。 1）在不受外力的情况下， 就反映了弹性模量 的大小， 较小， 较小， 也就小 ，原子间结合 力弱。 较大， 较大， 也就大 ，原子间结合 力强。 为恒定应变下应力驰豫时间， 为恒定应力下应变蠕变时间。 它们都是表示材料在外力作用下从不平衡状态通过内部结构重新组合而达到平衡状态所需的时间。 a 若材料的 大， 小，则 和 都大，说明滞弹性大。 ? b 若 弹性模量为常数，→弹性 在结晶的陶瓷中，滞弹性驰豫最主要的根源是残余的玻璃相。 陶瓷中的主晶相与玻璃相 陶瓷中的主晶相与玻璃相 １） 在外力作用下发生瞬时弹性形变 ２） 蠕变减速阶段。特点是应变速率随时间递减。其规律可表示为 为常数.低温时， 高温时， 该曲线分四个阶段: 4） 加速蠕变阶段。 特点是应变率随时间增加 而增加，最后到 点断裂。 ? 当外力和温度不同时，蠕变各阶段时及曲线倾斜程度将有所变化。 ３） 稳定蠕变阶段。特点是蠕变速率几乎保持 不变。 ，所以， 3. 粘弹性与滞弹性 一些非晶体和多晶体在比较小的应力时，可以同时表现出弹性和粘性，称为粘弹性。 对于理想的弹性固体，作用应力会立即引起弹性应变，一旦应力消除，应变也随之立即消除。但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 高温下许多含有玻璃相材料， （弹性模量）与时间有关，随时间的增加而降低。这是因为在高温下，应力的作用使一些原子从一个位置移到另一个位置，在此情况下，形变是滞弹性或粘弹性。应力除去后，可以渐渐恢复。 当对粘弹性体施加恒定应力 时，其应变随时间而增加，这种现象叫蠕变，此时弹性模量 也随时间而减小。 如果施加恒定应变 ，则应力将随时间而减小，这种现象叫驰豫。此时，弹性模量 也随时间而降低。 可以用力学模型来表示物体在外力作用下的形变行为。 用这两种元件进行各种组合，可得到各种模型，来表示不同的力学性能。 根据模型： 塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形 变。材料经受塑性形变而不破坏的能力叫延展性， 此种性能在材料加工和使用中都很有用，是一