材料效能學要點

2022-06-08 22:21:03 字數 4108 閱讀 5628

1.結構材料:將力學效能優異,以力學效能為主要效能的材料。

2.功能材料:具有優良的電、磁、聲、熱、光等功能及其相互轉化的功能。

3.名義應力:如果材料受力前的初始面積為s0則=f/s0。

4.真實應力:如果材料受力前的初始面積為s則=f/s。

5.應力:乙個面力,指單位面積上所受的內力。

6.正應力:應力在其作用截面的法線方向的分量。

7.剪應力:應力在其作用截面的切線方向的分量。

8.應力正負:(正負面:

外法線指向座標軸的正向為正面;外法線指向座標軸的負向為負面;)①作用在正面上,指向座標軸正向的應力為正②作用在正面上,指向座標軸負向的應力為負③作用在負面上,指向座標軸負向的應力為正④作用在負面上,指向座標軸正向的應力為負

9.應變:用來描述物體內部各質點之間的相對位移。

10.正應變:每單位長度的伸縮,即單位伸縮或相對伸縮。

11.剪應變:物體內部一體積元上的二面元(或特徵面上的兩個線元)之間夾角的變化弧度。如何判斷應變正負:正應變伸長時為正,縮短時為負;剪應變以直角變小為正,變大為負。

12.體彈性模量:各項同等的壓力p除以體積變化為材料的體積模量,即。

13.滯彈性:無機固體和金屬所表現出的與時間有關的彈性。

14.粘彈性:固體材料所具有的介於彈性與粘性之間的一種力學行為即同時表現出彈性和粘性,應力同時依賴於應變和應變速率的特性。

15.應力弛豫:如果對滯彈性體施加恆定應變,則應力將隨時間而減小。

16.應變蠕變:當對滯彈性或粘彈性體施加恆定應力時,其應變隨時間而增加。

17.蠕變的機理:稜位錯攀移蠕變機理、擴散蠕變機理、晶界蠕變機理。

18.影響蠕變過程的因素:①溫度(溫度公升高,蠕變增大)②應力(蠕變隨應力增加而增大)③顯微組織的影響(氣孔率、晶粒尺寸、玻璃相)④組成(組成不同的材料,蠕變行為不同)⑤鍵型結構(隨著鍵的共價程度增加,擴散及位錯運動降低,抗蠕變效能提高)。

19.滑移:在外力作用下,晶體的一部分相對另一部分沿著一定晶面、一定晶面發生平行移動的過程。

孿生:變形的部分與鄰近未變形的部分形成完美面對稱。滑移和孿生:

相同點:①從巨集觀上看,二者都是晶體在剪力作用下發生的均勻剪下變形②從微觀上看,二者都是晶體的一部分相對於另一部分沿一定的晶面和晶向平移③二者都不改變晶體結構④從變形的機制看,二者都是晶體中位錯運動的結果。不同點:

①滑移不改變位向,孿生改變方向②滑移時,位移是滑移方向原子間距的整數倍,孿生則不是③滑移過程比較平緩,孿生是突變的④滑移有確定的臨界分切應力,而孿生不一定。

20.晶體逐步滑移的理論內容:要產生塑性變形必須使位錯移動,若無位錯存在,也必須先形成一些位錯,如果位錯被錨住,必須使其中一些位錯脫開自由行動。

當位錯一開始移動時,由於受應力的作用引起位錯不斷增殖,使移動速度加速進行,最後導致巨集觀上含有許多位錯的滑移帶的形成。

21.決定滑移的因素:①晶體幾何結構特徵----滑移面和滑移方向原子密排面與密排方向。②結構化學因素----靜電相互作用,價鍵方向性。

22.滑移系統:乙個滑移麵加乙個位於該面的滑移方向。

23.攀移:位錯在垂直滑移面方向的運動。

24.靜態疲勞:裂紋在使用壓力下,隨著時間的推移所產生的緩慢擴充套件。

25.格波:各原子在平衡位置附近振動時,其振動狀態會以行波的形式在晶體中傳播的波。

26.聲子:為晶格振動的"能量子",是晶格振動的最小能量單位,其能量等於。

27.彈性剛度係數:表示晶體產生單位應變所需的應力。

28.彈性柔順係數:作用於晶體上的單位應力所產生的應變值。

29.柏格斯向量:伯格斯迴路中不閉合迴路的終點向始點連線得到的向量。

柏格斯向量的物理意義:①是位錯的滑移向量②是在有缺陷的晶體中位錯線周圍原子間距的畸變量疊加的結果③越大,由於位錯引起的晶體彈性能越高。

30.絕對折射率:光在真空和材料中得速度之比。

相對折射率:當光從材料1通過介面傳入材料2時,與其介面法向所形成的入射角i1,折射角i2則有,稱為材料2相對於材料1的相對折射率。影響折射率的因素:

①構成材料元素的離子半徑②材料的結構(晶型、非晶態)③材料的內應力垂直受拉主應力方向n大些④同質異構體,高溫時的晶型轉射率較低。

31.折射率色散:同一介質的折射率隨入射光的波長的增長而減小的性質。

32.壓電效應:當材料受到機械應力時,引起電極化,其極化值與應力成正比。

效應:(熱釋電效應)在某些晶體的熱溫度發生變化時,在該晶體表面產生電荷的現象。

34.脆性斷裂:如果材料斷裂時,沒有明顯的塑性變形,破壞是突然的,斷口齊平,裂紋擴充套件迅速。

韌性斷裂:如果材料斷裂時有較大的塑性變形,斷口明顯的粗糙不平,裂紋擴充套件緩慢。斷裂韌性:

裂紋開始失穩擴充套件時的應力場強度因子ki的臨界值kic。

35.材料的斷裂形式有:脆性、韌性、蠕變。

36.點缺陷:晶體中質點晶勢場的畸變僅僅侷限在原子的尺寸範圍。

37.的物理意義:恆定應變下的應力弛豫時間;的物理意義:恆定應力下的應變蠕變時間。

定律:當做用在滑移面上,沿著滑移方向的分切應力達到某一臨界值時晶體開始滑移,即晶體開始滑移時所需要的分切應力;稱為臨界分切應力,它表示使單晶體產生滑移時在滑移面上沿滑移方向所需作用的最小分解剪下應力。

微裂紋理論內容:脆性材料的材料強度主要取決於內部是否存在微裂紋,這些微裂紋可以事先存在也可在荷載時在微裂紋周圍出現應力集中,當應力達到一定強度時微裂紋擴充套件引起材料斷裂。所以斷裂並不是晶體兩部分同時沿著整個橫軸面被拉斷而是裂紋擴充套件的結果。

40.裂紋擴充套件形式有哪幾種型別:ⅰ型:

張開型(掰開型)裂紋;ⅱ型:滑開型(錯開型)裂紋;ⅲ型:撕開型裂紋。

裂紋亞臨界生長的機理:①應力腐朽理論(實質:在一定的環境溫度和應力場強度因子作用下,材料關鍵裂紋尖端處裂紋擴充套件動力與裂紋擴充套件阻力的比較是構成裂紋開裂或止裂的條件。

出發點:考慮材料長期暴露水等腐蝕性環境介質中,裂紋的亞臨界生長是拉應力與腐蝕介質聯合作用的結果。由於微裂紋的尖端處應力最集中,尖端處高度的應力集中導致較大的裂紋擴充套件運動,它加強了裂紋尖端處材料和水的作用,使裂紋加深。

同時水等腐蝕介質還可能會使斷裂表面能降低促使裂紋擴充套件)②高溫下裂紋尖端的應力空腔作用。

41.位錯的分類:稜(刃)位錯、螺位錯、混合位錯。

42.彈性變形材料在外力作用下產生變形,外力撤消後,材料完全恢復原來的形狀。塑性變形:

材料在外力作用下所產生的不隨時間變化的永久變形。塑性變形的兩種基本方式:滑移和孿生。

塑性指標:伸長率、斷面收縮率。

43.熱缺陷型別:弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷。

44.裂紋成核的幾種方式:①由於晶體微觀結構中存在缺陷,當受到外力作用是,在這些缺陷處引起應力集中,導致裂紋成核②材料表面的機械損傷與化學腐蝕形成表面裂紋③由於熱應力形成裂紋。

45.應力場強因子:與外加應力σ,裂紋長度c,裂紋種類和受力狀態有關的引數,單位:pam1/2。

46.週期性邊界(波恩—卡門)條件:設除了有乙個由n個原子組成的線晶格之外,還有無窮多個相同的線晶格與它鏈結起來而形成無限長的線晶格,各段晶格內相對應的原子的運動情況一樣,則有x1=xn+1。

應用:晶格的獨立振動方式數等於晶體的自由度數。波矢q只能取一些分立的值,每個q對於乙個w,故晶格振動可以看成3nn個諧波的合成波,晶格振動是量子化的。

47.防止裂紋擴充套件的措施:①使作用應力不超過臨界應力②在材料中設定吸收能量的機構以阻止裂紋擴充套件③人為地在材料中造成大量極細微的裂紋也能吸收能量,防止裂紋擴充套件。

48.49.

50.51.彈性模量有關計算。

52.線彈性計算公式。

53.理論斷裂強度的推導,

54.微裂紋理論從應變和能量角度對裂紋擴充套件臨界條件的推導,

55.臨界分切應力推導,

56.上下界彈性模量推導,

57.為什麼四個彈性常數只有兩個是獨立的?

58.彈性形變機理?

59.一維單原子晶格的色散關係式。

60.材料增韌措施有哪些?

61.斷裂判據。

62.理論剪下強度推導。

1、通常對各向異性晶體,可以從應變能角度證明,因此36個彈性剛度係數只有21個是獨立的。

2、鬆弛彈性模量:。完全彈性模量:

3、schmid因子:稱為取向因子

4、布里淵區範圍:。

63.蠕變曲線劃分:

64.德拜模型的內容。

65.愛因斯坦模型的主要內容。

66.立方晶系的廣義胡克定律?

5、各向同性材料的廣義胡克定律?

6、④⑤⑥⑦

材料效能要點

一 指出下列名詞的主要區別 每題3分,共15分 1 滯彈性在實際材料中應變落後於應力的現象叫做滯彈性.2 低周疲勞應力高 應力交變頻率低 斷裂時應力交變次數少 小於102 105次 的情況下產生的疲勞叫做低周疲勞.3 蠕變極限蠕變極限是保證在高溫長時間載荷作用下機件不致產生過量塑性變形的抗力指標.4...

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