材料力學效能

2021-03-04 09:35:23 字數 1271 閱讀 2113

斷裂是機械和工程構件失效的主要形式之一,它比其它失效形式,如失穩、磨損、腐蝕等,更具有危險性。斷裂是材料的一種十分複雜的行為,在不同的力學、物理和化學環境下,會有不同的斷裂形式。例如,在迴圈應力作用下材料會發生疲勞斷裂,在高溫持久應力作用下會發生蠕變斷裂,在腐蝕環境下會發生應力腐蝕或腐蝕疲勞斷裂等等。

研究斷裂的主要目的就是防止斷裂,以保證構件在服役過程中的安全。

機械和工程結構的零構件,由於結構細節設計的需要,使零構件的外形具有幾何不連續性。這種幾何不連續性可以看成是廣義的「切口」。切口的存在改變了零構件中的應力和應變分布:

在切口根部引起應力和應變集中,引起應力和應變的多向性。切口根部的應力集中和應力的多向性,對材料的塑性變形和斷裂過程產生很大的影響,促使材料、尤其是高強度材料發生低應力脆斷。切口零構件的脆斷要設法防止。

裂紋總會在構件中出現。在冶煉、熱加工或冷加工過程中,由於工藝技術上的原因,在材料或半成品中會形成裂紋或裂紋式的缺陷,在無損檢測中又未能發現。斷裂力學的研究內容包括裂紋尖端的應力和應變分析;建立新的斷裂判據;斷裂力學參量的計算與實驗測定,其中包括材料的力學效能新指標——斷裂韌性及其測定,斷裂機制和提高材料斷裂韌性的途徑等。

第二部分論述疲勞、蠕變、環境效應和磨損。這是機件常見的四種失效形式。材料對這四種形式失效的抗力將決定零件的壽命。

高溫下長時服役,金屬的微觀結構、形變和斷裂機制都會發生變化。因此,室溫下具有良好的力學效能的材料,不一定能滿足機件在高溫下長時服役對力學效能的要求。因為材料的力學效能隨溫度的變化規律各不相同。

工程結構和機器總是在一定環境介質中服役的。環境介質對構件材料的力學效能往往有著重要的影響。應力與化學介質協同作用引起材料力學效能的下降,甚至發生提早斷裂的現象,稱為材料的環境敏感斷裂。

任何機器運轉時,相互接觸的零件之間都將因相對運動而產生摩擦,而磨損是摩擦產生的結果。磨損造成表層材料的損耗,使零件尺寸發生變化,影響了零件的使用壽命。因此,生產上總是力求提高零件的耐磨性,從而延長其使用壽命。

第三部分分別介紹材料、高分子材料和陶瓷材料的力學效能。

結構複合材料是用人工辦法將高強度、高模量纖維與韌性基體材料結合起來而形成的新型結構材料。高分子材料具有大分子鏈結構和特有的熱運動,這就決定了它具有與低分子材料不同的物理特性。新型結構陶瓷材料包括碳化矽、氮化矽、氧化鋁及氧化鋯等。

陶瓷材料具有強度高、重量輕、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損及原材料便宜等獨特優點。

我通過學習《材料的力學效能》,理解了在外力作用下材料失效的過程、機制和力學模量,理解了如何評價材料以及用什麼樣的力學效能指標來評價材料,掌握了材料基本力學效能的測試原理和方法,並了解了新材料和新技術的發展對材料力學效能提出的新的要求。

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蠕變 金屬在長時間的恆溫 恆載荷作用下緩慢地產生塑性變形的現象。蠕變極限 在高溫長時間載荷作用下不致產生過量塑性變形的抗力指標。該指標與常溫下的屈服強度相似。應力腐蝕 金屬在拉應力和特定的化學介質共同作用下,經過一段時間後所產生的低應力脆性斷裂叫應力腐蝕。靜力韌度 材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到...

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試說明高溫下金屬蠕變變形的機理與常溫下金屬塑性變形的機理有何不同?答 常溫下金屬塑性變形主要是通過位錯滑移和孿晶進行的,以位錯滑移為主要機制。當滑移面上的位錯運動受阻產生塞積時,必須在更大的切應力作用下才能使位錯重新運動和增值,巨集觀變現為加工硬化現象,或對於螺型位錯,採用交滑移改變滑移面來實現位錯...

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應力腐蝕產生的條件 應力 化學介質 金屬材料 磨損型別 粘著磨損 磨粒磨損 沖蝕磨損 疲勞磨損 腐蝕磨損 微動磨損。磨損三階段 跑合階段 穩定磨損階段 劇烈磨損階段。氫脆幾種形式 氫蝕 白點 氫化物致脆 氫致延滯斷裂 細晶強化 能強化金屬又不降低塑性。測得tk 拉伸 扭轉缺口靜彎曲 缺口衝擊彎曲光滑...