(材料性能学)FH1弹性变形.ppt

材料性能学 主讲：付华 石家庄铁道大学 绪论 第1章 材料的弹性变形 第2章 材料的塑性变形 第3章 材料的断裂与断裂韧性 第4章 材料的扭转、弯曲、压缩性能 第5章 材料的硬度 第6章 材料的冲击韧性及低温脆性 第7章 材料的疲劳性能 第8章 材料的磨损 第9章 材料的高温力学性能 第10章 材料在环境介质作用下的腐蚀 第11章 材料的强韧化 第12章 材料的热学性能 第13章 材料的磁学性能 第14章 材料的电学性能 第15章 材料的光学性能 第1章 材料的弹性变形 1.1 材料的弹性变形机理 1.1.1 金属与陶瓷材料的弹性变形机理 1.1.2 高分子材料的弹性变形机理 1.2 弹性变形力学性能指标 1.2.1弹性模量 1.2.2 比例极限与弹性极限 1.2.3弹性比功 1.3 非理想的弹性变形 1.3.1滞弹性 1.3.2粘弹性 1.3.3伪弹性 1.3.4包申格效应 1.3.5内耗 §1.1 材料的弹性变形机理 实际材料的弹性变形量一般小于1%，相当于合力曲线的起始阶段； 由于实际材料中存在的各种缺陷杂质造成材料的塑变或断裂引起的。 1.1.2 高分子材料的弹性变形机理 高 分 子 结 构 线性非晶态高聚物： 结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。 二、晶态聚合物的变形 小结： 1.2 弹性变形力学性能指标 一、弹性模量（或弹性系数、弹性模数） （一）广义虎克定律 （二）弹性模量的意义 （三）影响弹性模量的因素 1. 金属材料弹性模量的特点 2. 陶瓷材料弹性模量的特点 3. 高分子材料弹性模量的特点 二、比例极限、弹性极限 三、弹性比功（弹性比能、应变比能） 一、弹性模量（弹性模数，弹性系数） 一、弹性模量（弹性模数，弹性系数） 也可写成另一种形式，即： Sij为弹性柔度系数，单位应力作用下产生的应变量。 弹性刚度系数和弹性柔度系数皆为材料的弹性系数。 36个比例系数中， 独立：Sii -----6个，Sij(i≠j)----30/2个， 独立弹性系数：21个。 定义 E=1/S11，υ=－S12/S11，G=1/2（S11－S12）； 则虎克定律的工程应用形式为： 在单向拉伸条件下: E为宏观弹性模量[杨氏模量]； υ为泊松比；G为切变弹性模量。 对于立方晶系，在任一方向上： ι为所考虑方向与｛100｝三个坐标轴夹角的余弦。 已知独立的弹性系数，可计算任意方向的弹性系数。 例：已知25℃时MgO的弹性柔度系数：S11=4.03×10-12/Pa，S12=—0.94×10-12/Pa，S44=6.47×10-12/Pa，计算MgO单晶在[100]、[110]、[111]方向上的弹性系数。 解：计算出MgO单晶中[100]、[110]、[111]各方向与坐标轴｛100｝的方向余弦，计算结果如表所示。 （二）弹性模量的意义 （三） 影响弹性模量的因素 温度 加载条件 和负荷持续时间 1金属弹性模量的特点： E表征离子或分子间键合强度大小。 （同熔点、硬度一样） （2）晶体结构 单晶： 各向异性。 （3）化学成分 纯金属→→合金：E变化较小。 (5) 温度 大部分固体，受热后变软，E随温度升高而降低。 2.陶瓷弹性模量的特点： 3.高分子材料的弹性模量 高聚物的物理与力学性能与温度和时间有密切的关系。 高应变速率： 玻璃态， E值较高； 影响晶态聚合物σ-ε曲线的因素： 温度（与玻璃态聚合物相似） 应变速率（与玻璃态聚合物相似） 结晶度和球晶尺寸等 。 二、比例极限与弹性极限 比例极限σp： 弹性变形按正比 关系变化的最大应力。 σp、σe的工程意义: 比例极限σp 三、弹性比功（能，应变比能）ae 应变比能： 弹性变形过程中吸收变形功的能力 ——>减振，储能元件。 第1章 材料的弹性变形 1.1 材料的弹性变形机理 1.1.1 金属与陶瓷材料的弹性变形机理 1.1.2 高分子材料的弹性变形机理 1.2 弹性变形力学性能指标 1.2.1弹性模量 1.2.2 比例极限与弹性极限 1.2.3弹性比功 1.3 非理想的弹性变形 1.3.1滞弹性 1.3.2粘弹性 1.3.3伪弹性 1.3.4包申格效应 1.3.5内耗 1.3 非理想的弹性变形 弹性变形：可逆、可恢复的。 根据应力－应变的响应特点，分2类弹性变形： 理想弹性（完全弹