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1、材料物理与力学性能材料物理与力学性能Physical and mechanical properties of materials 殷凤仕殷凤仕 Tel: 13605331243 Email: 材料性能学习论坛群材料性能学习论坛群: 374680546 Office: 材料成型实验室材料成型实验室111#房间房间2021/6/41绪论绪论2021/6/42什么是性能？什么是性能？2021/6/43材料性能包含两层含义材料性能包含两层含义n表表征征材材料料在在给给定定外外界界物物理理场场刺刺激激下下产产生生的的响响应应行行为（为（Behavior）或表现（）或表现（Performance）。）。
2、n表表 征征 材材 料料 响响 应应 行行 为为 发发 生生 程程 度度 的的 参参 数数（Parameter），常称性能指标（），常称性能指标（Property）。）。2021/6/44Why do we care about mechanical properties2021/6/45本课程学习的目的本课程学习的目的n掌掌握握材材料料各各种种性性能能的的基基本本概概念念、物物理理本本质质、变变化化规规律律以以及性能指标的工程意义；及性能指标的工程意义；n了了解解影影响响材材料料性性能能的的主主要要因因素素及及材材料料性性能能与与其其化化学学成成分分、组织结构之间的关系；组织结构之间的关系；
3、n掌掌握握改改善善或或提提高高材材料料性性能能指指标标、充充分分发发挥挥材材料料性性能能潜潜力力的主要途径，以及材料或机件失效的基本分析方法；的主要途径，以及材料或机件失效的基本分析方法；n了了解解材材料料性性能能测测试试原原理理、方方法法及及相相关关仪仪器器设设备备，培培养养合合理选用材料、开发新型材料必要的基础知识和基本技能。理选用材料、开发新型材料必要的基础知识和基本技能。 2021/6/46课程内容课程内容-金属材料性能为主金属材料性能为主n力学性能力学性能n静载下的力学性能：弹性、塑性、强度、硬度静载下的力学性能：弹性、塑性、强度、硬度n冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能、高温冲
4、击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能、高温力学性能力学性能n物理性能物理性能n热性能热性能n磁性能磁性能n电性能电性能n2021/6/47材料四要素材料四要素结构性能成分工艺材料四要素及其它们之间的关系是材料科学研究的核心内容材料四要素及其它们之间的关系是材料科学研究的核心内容2021/6/482021/6/49材料性能的宏观表征材料性能的宏观表征n外部物理场的某一参量（外参量、输入量）与材料外部物理场的某一参量（外参量、输入量）与材料内部某一参量（内参量、输出值）之间变化关系内部某一参量（内参量、输出值）之间变化关系的描述。的描述。n输入或输出量的终态值输入或输出量的终态值n输入或输出量的某
5、一时刻的中间值输入或输出量的某一时刻的中间值n某一阶段内或终态时输入量与输出量的联系值某一阶段内或终态时输入量与输出量的联系值2021/6/4102021/6/411n材料性能指标通常采用归一化量；材料性能指标通常采用归一化量；n材料性能除与材料本身有关外，还受外界因素材料性能除与材料本身有关外，还受外界因素（载荷形式、温度、环境介质）影响；（载荷形式、温度、环境介质）影响；n有一些性能指标是通过性能与外界条件变化的有一些性能指标是通过性能与外界条件变化的关系定义出来的。如电阻温度系数等。关系定义出来的。如电阻温度系数等。2021/6/412材料性能的微观本质材料性能的微观本质n材料的宏观行为
6、和性能是材料内部因素在一定外界因材料的宏观行为和性能是材料内部因素在一定外界因素作用下的综合反映，是材料内部微观结构组元运动素作用下的综合反映，是材料内部微观结构组元运动特征的宏观表现；材料内部微观结构组元的运动特征特征的宏观表现；材料内部微观结构组元的运动特征决定材料宏观行为（性能）的特征和发展的程度。决定材料宏观行为（性能）的特征和发展的程度。n不同的性能，其微观本质不同。不同的性能，其微观本质不同。2021/6/413材料性能的微观本质材料性能的微观本质2021/6/414材料性能的影响因素材料性能的影响因素n结构的三个层次：结构的三个层次：n原子结构：核外电子结构、化学键原子结构：核外
7、电子结构、化学键n凝聚态结构：晶体结构、位错、溶质原子凝聚态结构：晶体结构、位错、溶质原子n组织结构：界面（晶粒大小）、第二相、缺陷组织结构：界面（晶粒大小）、第二相、缺陷n不同的性能对不同结构层次的敏感程度不一样不同的性能对不同结构层次的敏感程度不一样n不同层次的结构对性能的影响程度不同不同层次的结构对性能的影响程度不同2021/6/4152021/6/416材料性能的测试材料性能的测试n按国家标准进行按国家标准进行2021/6/417第一章单轴静拉伸试验及性能2021/6/418单向静拉伸试验及性能单向静拉伸试验及性能The uniaxial tension test2021/6/4192
8、021/6/420Universal testing machine2021/6/421Specimen types and shapes, and methods of gripping specimens2021/6/422Examples of tensile test specimens2021/6/4232021/6/424Uniaxial engineering stress versus engineering strain curvesUniaxial engineering stress versus engineering strain curves at two stra
9、in rates, showing elastic region, onset of plasticity (proportional limit), offset yield stress, workhardening, ultimate tensile strength, and fracture2021/6/425不同材料的应力不同材料的应力- -应变曲线应变曲线2021/6/426不同类型的拉伸曲线不同类型的拉伸曲线两类不同类型的拉伸力-伸长曲线2021/6/4272021/6/428真应力与真应变真应力与真应变n真应力真应力S S（true stresstrue stress）：瞬时
10、截面积）：瞬时截面积A A除相应的拉伸除相应的拉伸力力F F，即，即S S= =F/AF/An真应变真应变e e（true straintrue strain）：瞬时应变量的积分，即）：瞬时应变量的积分，即n工程应变（应力）与真应变（应力）之间的关系工程应变（应力）与真应变（应力）之间的关系2021/6/429工程应力-工程应变曲线真应力-真应变曲线2021/6/430单向静拉伸基本力学性能指标单向静拉伸基本力学性能指标2021/6/431弹性模量弹性模量modulus of elasticityn工程上称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗工程上称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。力。
11、 =E 2021/6/432比例极限比例极限proportional limit2021/6/433规定非比例延伸强度规定非比例延伸强度Rpproof strength, non-proportional extension2021/6/434规定总延伸强度规定总延伸强度（Rt） proof strength，total extension2021/6/435规定残余延伸强度规定残余延伸强度（Rr） permanent set strength2021/6/436屈服强度屈服强度 yield strength2021/6/437抗拉强度抗拉强度Rm tensile strength2021/6
12、/438塑性指标塑性指标n断后伸长率断后伸长率 A （ ）percentage elongation after fracturen断裂总伸长率断裂总伸长率 AtPercentage total elongation at fracturen最大力伸长率最大力伸长率 AgPercentage elongation at maximum force2021/6/4392021/6/440n断面收缩率断面收缩率 Z Percentage reduction of area 断裂后试样横截面积的最大减缩量与原始横断裂后试样横截面积的最大减缩量与原始横截面积之比截面积之比2021/6/441试样缩颈前均匀伸长 Lgt=L0缩颈后局部伸长 LN= A0断裂后总的伸长 Lt= Lgt +LN=L0 + A0断裂总伸长率 At= + A0/ L0伸长率与试样形状有关伸长率与试样形状有关2021/6/4422021/6/4432021/6/444部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
