工程材料力学名词解释.docx

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工程材料力学名词解释

应变（strain）：

为一微小材料（元素）承受应力时所产生的单位长度变形量（力学定义，无量纲）

弹性变形（elasticdeformation）:

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形。

重要特征：

可逆性、胡克定律（是力学基本定律之一。

适用于一切固体材料的弹性定律，它指出：

在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比）

4）塑性变形（plasticdeformation）：

材料在外力作用下产生的永久不可恢复的变形。

（5）断裂（fracture，rupture破裂、crack裂纹）：

物体在外力作用下产生裂纹以至断开的现象。

脆性断裂（未发生较明显的塑性变形）、韧性断裂（发生较明显的塑性变形），宏观特征

（1）弹性（elasticity）：

是指物体（材料）本身的一种特性，发生形变后可以恢复原来的状态的一种性质。

（2）弹性变形（elasticdeformation）：

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形。

（3）弹性模量（ elasticmodulus，modulus of elasticity）：

是表征材料弹性的物理参数，是指材料在弹性变形范围内，应力和对应的应变的比值E=σ/ε，也是材料内部原子之间结合力强弱的直接量度。

（4）刚度（ stiffness）：

指物体（固体）在外力作用下抵抗变形的能力，可用使产生单位形变所需的外力值来量度。

刚度越高，物体表现越硬。

（5）弹性比功（elasticspecificwork）：

表示材料吸收弹性变形功的能力，弹性比能、应变比能，决定于弹性模量和弹性极限（即材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力）。

（6）滞弹性（anelasticity）：

在弹性范围内加快加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。

7）循环弹性（cyclicelasticity）：

在交变载荷（振动）下材料吸收不可逆变形功的能力。

（8）包申格效应（Bauschinger′s effect，Bauschingereffect）:

简单地说，就是经过预先加载产生少量塑性变形后的金属材料，再次进行同向或反向加载，会产生残余伸长应力（弹性极限或屈服极限）增加或降低的现象。

其基本定量指标是包申格应变，与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。

（9）塑性变形（plastic deformation）：

材料在外力作用下产生的永久不可恢复的变形。

方式：

滑移和孪生。

（10）屈服现象和屈服点/屈服极限（yield point/yieldlimit）：

屈服现象：

拉伸试验过程中，外力不增加（恒定）试样仍能继续伸长，或外力增加到一定数值时突然下降，随后在外力不增加或上下波动情况下，试验继续伸长变形的现象

屈服点/屈服极限：

呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持恒定）仍然能继续伸长的应力。

（11）应变硬化/形变强化（strainhardening，strain strengthening）：

在材料的拉伸/压缩实验中，材料经过屈服阶段之后，又增强了抵抗变形的能力。

这时，要使材料继续变形需要增大应力。

经过屈服滑移之后，材料重新呈现抵抗继续变形的能力，称为应变硬化。

应变硬化特性：

金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力。

塑性应变是硬化的原因，硬化是塑性变形的结果。

12）塑性（plasticity）：

材料断裂前发生塑性变形（不可逆永久变形）的能力，也即固体材料在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性（不断裂、不破损）的能力。

延展性（ductility）：

材料经受塑性变形而不破坏的能力。

塑性指标（plasticity index ）：

断后伸长率（δ）

断面收缩率（ψ）

（12）韧度/韧性：

韧度（tenacity/toughness）:

是度量材料韧性的力学性能指标，其中又分为静力、冲击和断裂韧度（static 、impact、fracturetoughness）。

韧性（toughness）：

是材料的力学性能，它是材料断裂前吸收塑性功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。

静力韧度值：

材料在静拉伸时单位体积断裂前所吸收的功，是强度和塑性的综合指标

1）弹性（概念）变形表现：

可逆性变形。

不论是在加载期还是卸载期内，应力与应变之间都保持单值线性关系且弹性变形量比较小，金属一般不超过%～1%，陶瓷一般低于%（~%），高分子材料一般在200%（100~1000%）以上。

（2）实质：

晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。

（3）解释：

双原子模型

胡克定律：

用来表征材料或微小单元应力-应变之间关系的规律，包括单向拉伸、剪切和扭曲、广义。

弹性模量

（1）是表征材料弹性的物理参数，材料在弹性变形范围内，应力和对应的应变的比值（E=σ/ε），也是材料内部原子之间结合力强弱的直接量度。

（2）弹性模量的大小反应了材料抵抗外力的能力

（3）工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形越小。

单晶表现出弹性各向异性，多晶各向同性（伪各向异性）。

弹性模量与原子间作用力（主要）和原子间距有关。

原子间作用力取决于材料原子本性和晶格类型，故弹性模量主要取决于材料的原子本性和晶格类型。

（4）合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量的影响不大，材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，外在因素的变化对它的影响也比较小。

弹性比功

1）弹性比功表示材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比能、应变比能。

（2）一般用材料开始塑性变形前体积吸收的最大弹性变形功表示。

材料拉伸时的弹性比功用应力-应变曲线上弹性变形阶段下的面积表示，即

包申格（Bauschinger）效应

（1）材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1–4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加（的现象），或反向加载，规定残余伸长应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零）的现象。

（2）原因：

包申格效应与材料中位错运动所受的阻力变化有关。

3）度量包申格效应的基本定量指标是包申格应变，它是指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差。

（4）消除金属材料包申格效应的方法:

预先进行较大的塑性变形，或在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。

（5）包申格效应的意义：

（a）包申格效应对于承受应变疲劳载荷作用的机件在应变疲劳过程中，每一周期内都产生微量塑性变形，在反向加载时，微量塑性变形抗力（规定残余伸长应力）降低，显示循环软化现象。

（b）对于预先经受冷塑性变形的材料，如服役时受反向力作用，就要考虑微量塑性变形抗力降低的有害影响，如冷拉型材及管子在受压状态下使用就是这种情况。

（c）利用包申格效应，如薄板反向弯曲成型。

拉拨的钢棒经过轧辊压制变直等

（1）断裂（fracture）：

物体在外力作用下产生裂纹以至断开的现象。

（2）韧性断裂（ ductilefracture，延性断裂）：

是材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。

如断口呈纤维状、灰暗色，断裂面平行于最大切应力，并与主应力成45o角。

（3）脆性断裂（brittle fracture）:

突然发生的断裂，未发生较明显的塑性变形。

断口平齐而光亮，断裂面与正应力垂直。

（4）穿晶断裂（transgranular fracture）：

裂纹穿过晶内。

（5）沿晶断裂（intergranularfracture）：

裂纹沿晶界扩展。

（6）剪切断裂（剪断，shearfracture）：

在切应力作用下沿滑移面（实际）分离而造成的滑移面分离断裂（滑断/纯剪切断裂（单晶）、微孔聚集型断裂（有孔材料））

（7）解理断裂（cleavagefracture）：

在一定条件下（如低温），当外加应力达到一定数值后，以极快速率（一般为脆性断裂）沿着一定晶体学平面（理论上）产生的穿晶断裂（与大理石断裂类似）。

解理面一般是低指数晶面或表面能最低的界面。

（8）正断型断裂（normal fault）：

断裂面取向垂直于最大正压力σmax方向。

（9）切断型断裂（shear  fault）：

断裂面取向平行于最大切压力τmax方向，与最大正压力方向约成45oC。

（10）理论断裂强度（ Theoreticalfracturestrength）：

在外加正应力作用下，将晶体的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力

1）应力状态（软性）系数（Stressstatesoftcoefficient）：

对于金属材料ν=a越大的试验方法，试样中最大切应力分量越大，表示应力状态越“软”，金属越易产生塑性变形和韧性断裂，反之亦然。

（2）最大切应力（最大切应力理论maximumshearstresstheory）

（3）最大正应力（相当最大切应力理论 maximumnormalstresstheory）

4）单向压缩（unidirectional compression）：

1）单向压缩试验的应力状态软性系数α＝2，主要用于拉伸时呈脆性的金属材料力学性能测定（如多孔金属）；2）拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形二不会断裂。

（5）弯曲（three-point bending、four-point bending test）：

陶瓷材料弯曲强度分散性大，对试样表面粗糙度要求高，强度值对试样表面质量、尺寸敏感性。

（1）缺口效应（notcheffect）：

由于截面键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽、焊缝等“缺口”的存在，导致静载荷作用下，缺口截面上应力状态的变化。

应力集中（stressconcentration，弹性状态）

缺口强化（notch strengthen塑性状态，缺口使塑性材料强度增高，塑性降低）

（2）缺口敏感性指标（缺口敏感度，notchsensitivityration,NSR）：

用缺口试样的抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示.NSR值越大，缺口敏感性越小。

如脆性材料对缺口敏感，小于1，如陶瓷材料弯曲试验时必要磨平，边角无裂纹、缺口

4）硬度（ hardness）：

表征材料软硬程度的一种性能，表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。

不是独立的力学性能指标，与强度和塑性有关

硬度是材料抵抗其它物体压入的能力，其与材料的摩擦磨损，尤其是磨损有一定关系

弹性回跳法（肖氏）：

比值弹性变形功的大小

压入法：

（布氏、洛氏、维氏）表征塑性变形功及应变能力的大小

划痕法（莫氏）：

剪切强度

（5）独立的力学性能：

强度、塑性、韧性（硬度、刚度、疲劳强度、耐磨性是常规力学性能指标）

1）加载速率（ loading rate）：

载荷施加于试样或机件时的速率，用单位时间内应力的增加的数值表示。

加载速率提高，变形速率随之增加，用形变速率间接反映加载速率的变化。

（2）形变速率（deformationrate）：

单位时间内的形变量。

绝对形变速率和相对形变速率（应变速率，

）

（3）应变速率（相对形变速率，strainrate）：

单位时间内应变的变化。

（4）冲击韧性（impact toughness）：

指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，用冲击吸收功Ak表示

（5）韧性（toughness）：

表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现。

强度是材料抵抗变形和断裂的能力。

塑性则表示材料断裂时总的塑变程度

（6）冲击吸收功（impactabsorbingenergy）：

试样变形和断裂所消耗的功。

其大小不能真正反映材料的韧脆程度，因为缺口试样冲击吸收的功并非完全用于试样变形和断裂，还有摩擦消耗等。

（7） 低温脆性（lowtemperaturebrittleness）：

在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降（即韧性下降），断裂机理由微孔聚集型（韧性断裂）变为穿晶解理型（脆性断裂），断口特征由纤维状变为结晶状。

（冷）韧脆转变温度。

（8）韧脆转变温度（ductile-brittletransitiontemperature，

EBTT,tk）