第四章弹性与内耗.pptVIP

* 第29页，共69页，编辑于2022年，星期二 模量亏损： MU：单向快速加、卸载时，应变弛豫来不及产生，绝热模量、未弛豫模量； MR：单向缓慢加、卸载时，应变弛豫充分进行，等温模量、弛豫模量 模量亏损：实测模量MUEMR，因滞弹性引起的弹性模量下降 * 第30页，共69页，编辑于2022年，星期二 高频、小应力（动态）：内耗（Q-1） 内耗（阻尼）：由于固体内部原因而使机械能消耗的现象 * 第31页，共69页，编辑于2022年，星期二 1、当ωτ1，振动周期小于弛豫时间，因而实际上在振动一周内不发生弛豫，物体行为接近理想弹性体，则Q-1≈0，M（ω）≈MU。 2、当ωτ1，振动周期大于弛豫时间，因而在每一瞬间应变均接近平衡态，应力为应变的单值函数；则Q-1≈0，M（ω）≈MR。 3、当ωτ为中间值，应变弛豫跟不上应力变化，此时应力一应变曲线为一椭圆，椭圆的面积正比于内耗。当ωτ＝1时．内耗达到极大值，即称内耗峰。 * 第32页，共69页，编辑于2022年，星期二 内耗分类(P404) 由于内耗产生的机制不同，内耗的表现形式有很大差异。按葛庭隧的分类法可以分为： ①线性滞弹性内耗，表现为只与加载频率有关。 ②既与频率有关，又与振幅有关的内耗称为非线性滞弹性内耗。它来源于固体内部缺陷及其相互作用。 ③完全与频率无关而只与振幅有关的内耗称为静滞后型内耗。 ④形式上类似于线性滞弹性内耗，与频率有关，但与之最大区别是内耗峰对温度变化较不敏感。这种内耗称为阻尼共振型内耗，常与位错行为有关。 * 第33页，共69页，编辑于2022年，星期二 * 第34页，共69页，编辑于2022年，星期二 4.6 内耗机制 一、点缺陷引起的内耗 1、斯诺克峰（Snoek）—体心立方晶体中间隙原子引起的内耗 无外加应力时，间隙原子在固溶体中的呈无序分布。在外加应力作用下，这些原子所处位置的能量即出现差异，因而原子要发生重新分布，即产生有序排列。由于应力引起的原子偏离无规则状态分布叫应力感生有序。 * 第35页，共69页，编辑于2022年，星期二 * 第36页，共69页，编辑于2022年，星期二 溶质原子的有序是通过微扩散过程来实现的，并由此而产生滞弹性行为，引起内耗。当应力频率很高时，间隙原子来不及跳动，也就不能产生弛豫过程，所以不能产生内耗。当应力频率很低时，应变和应力完全同步变化，也不能引起内耗。在一定的温度下，由间隙原子在体心立方点阵中应力感生微扩散产生的内耗峰与溶质原子浓度成正比，浓度愈大，内耗降就愈高。 * 第37页，共69页，编辑于2022年，星期二 2、Rozin洛辛峰——面心立方晶体中间隙原子引起的内耗 一般认为：由于在面心立方晶体中间隙原子处于(111)面所组成的八面体中心，间隙原子不会使溶剂的点阵产生不对称畸变，在交变应力作用下不会产生应力感生微扩散，所以不能引起内耗。 但实际晶体点阵中往往存在着合金元素的原子或着空位，在这两种情况下间隙原子的溶入都会产生不对称畸变而引起内耗。 * 第38页，共69页，编辑于2022年，星期二 间隙原子在面心立方晶体中引起内耗峰的现象是一个普遍规律，内耗峰一般出现于250℃附近。这个峰对应的激活能相当于碳在该合金中的扩散激活能，即这个峰与碳原子的扩散有关。 * 第39页，共69页，编辑于2022年，星期二 3、Zener峰---置换原子引起的内耗 根据诺维克对Ag—Zn合金的研究得到，内耗峰的高度与溶质原子浓度的平方成正比。对于不同的合金，这种内耗的弛豫强度随溶质和溶剂原子半径之差的增大而增大。 在置换式固溶体中单个的溶质原子所能引起的点阵畸变完全是对称性的，对于对称性畸变不存在应力感生有序倾向，不能引起内耗。但C. Zener首先提出，当溶质原子的浓度足够高时，两个相邻的溶质原子会组成原子对这样便会产生不对称畸变，从而引起内耗。 * 第40页，共69页，编辑于2022年，星期二 * 第41页，共69页，编辑于2022年，星期二 二、位错内耗 其内耗可以分为两部分，即低振幅下与振幅无关的内耗δI (也称背景内耗)以及高振幅下与振幅有关的内耗δH，总内耗： δ＝δL十δH 若内耗对冷加工敏感，可以肯定这种内耗与位错有关。δH部分与振幅有关而与频率无关，可以认为是静滞后型内耗。δL与振幅无关而与频率有关； * 第42页，共69页，编辑于2022年，星期二 * 第43页，共69页，编辑于2022年，星期二 Koehler最先提出了钉扎位错弦的阻尼共振模型，认为δL是由于位错被钉扎