材料的弹性变形理论论文参考文献

作/译者：束德林出版社：机械工业出版社出版日期：2008年01月ISBN：9787111120377 [十位:711112037X]页数：240 重约：定价：￥ 本书主要介绍工程材料在各种载荷作用及服役条件下的力学性能。全书共十一章,有关金属材料力学性能的内容分设八章,是全书的基础;聚合物材料力学性能、陶瓷材料力学性能、复合材料力学性能各立一章。书中分别阐述了工程材料在静载荷、冲击载荷和交变载荷及兼有环境质作用下的力学性能,以及抗断裂、耐磨损等性能。全书注意努力做到:宏观规律与微观机理相结合,以阐述宏观规律为主;加强力学性能指标物理意义与工程应用的介绍,促进理论联系实际。本书可作为高等工科院校材料科学与工程类专业本科生教材,也可供有关专业的大学生及工程技术人员参考。 第2版前言第1版前言本书主要符号第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能第一节 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线第二节 弹性变形一、弹性变形及其实质二、胡克定律三、弹性模量四、弹性比功五、滞弹性六、包申格(Bauschinger)效应第三节 塑性变形一、塑性变形方式及特点二、屈服现象和屈服点(屈服强度)三、影响屈服强度的因素四、应变硬化(形变强化)五、缩颈现象和抗拉强度六、塑性七、静力韧度第四节 金属的断裂一、断裂的类型二、解理断裂三、微孔聚集断裂四、断裂强度五、断裂理论的意义思考题与习题参考文献第二章 金属在其他静载荷下的力学性能第一节 应力状态软性系数第二节 压缩一、压缩试验的特点二、压缩试验第三节 弯曲一、弯曲试验的特点二、弯曲试验第四节 扭转一、扭转试验的特点二、扭转试验第五节 缺口试样静载荷试验一、缺口效应二、缺口试样静拉伸试验三、缺口试样静弯曲试验第六节 硬度一、金属硬度的意义及硬度试验的特点二、硬度试验思考题与习题参考文献第三章 金属在冲击载荷下的力学性能第一节 冲击载荷下金属变形和断裂的特点第二节 冲击弯曲和冲击韧性第三节 低温脆性一、低温脆性现象二、韧脆转变温度三、落锤试验和断裂分析图第四节 影响韧脆转变温度的冶金因素一、晶体结构二、化学成分三、显微组织思考题与习题参考文献第四章 金属的断裂韧度第一节 线弹性条件下的金属断裂韧度一、裂纹扩展的基本形式二、应力场强度因子KI及断裂韧度KIc三、裂纹扩展能量释放率GI及断裂韧度GIc第二节 断裂韧度KIc的测试一、试样的形状、尺寸及制备二、测试方法三、试验结果的处理第三节 影响断裂韧度KIc的因素一、断裂韧度KIc与常规力学性能指标之间的关系二、影响断裂韧度KIc的因素第四节 断裂韧度在金属材料中的应用举例一、高压容器承载能力的计算二、高压壳体的热处理工艺选择三、高强钢容器水爆断裂失效分析四、大型转轴断裂分析五、评定钢铁材料的韧脆性第五节 弹塑性条件下金属断裂韧度的基本概念一、J积分及断裂韧度JIc二、裂纹尖端张开位移及断裂韧度б思考题与习题参考文献第五章 金属的疲劳第一节 金属疲劳现象及特点一、变动载荷和循环应力二、疲劳现象及特点三、疲劳宏观断口特征第二节 疲劳曲线及基本疲劳力学性能一、疲劳曲线和对称循环疲劳极限二、疲劳图和不对称循环疲劳极限三、抗疲劳过载能力四、疲劳缺口敏感度第三节 疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值一、疲劳裂纹扩展曲线二、疲劳裂纹扩展速率三、疲劳裂纹扩展寿命的估算第四节 疲劳过程及机理一、疲劳裂纹萌生过程及机理二、疲劳裂纹扩展过程及机理第五节 影响疲劳强度的主要因素一、表面状态的影响二、残余应力及表面强化的影响三、材料成分及组织的影响第六节 低周疲劳一、低周疲劳二、缺口机件疲劳寿命估算三、低周冲击疲劳四、热疲劳思考题与习题参考文献第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂第一节 应力腐蚀一、应力腐蚀现象及其产生条件二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征三、应力腐蚀抗力指标四、防止应力腐蚀的措施第二节 氢脆一、氢在金属中的存在形式二、氢脆类型及其特征三、钢的氢致延滞断裂机理四、氢致延滞断裂与应力腐蚀的关系五、防止氢脆的措施思考题与习题参考文献第七章 金属磨损和接触疲劳第一节 磨损概念一、磨损二、耐磨性第二节 磨损模型一、粘着磨损二、磨粒磨损三、冲蚀磨损四、腐蚀磨损五、微动磨损第三节 磨损试验方法第四节 金属接触疲劳一、接触疲劳现象与接触应力二、接触疲劳破坏机理三、接触疲劳试验方法四、影响接触疲劳寿命的因素思考题与习题参考文献第八章 金属高温力学性能第一节 金属的蠕变现象第二节 蠕变变形与蠕变断裂机理一、蠕变变形机理二、蠕变断裂机理第三节 金属高温力学性能指标及其影响因素一、蠕变极限二、持久强度极限三、剩余应力四、影响金属高温力学性能的主要因素思考题与习题参考文献第九章 聚合物材料的力学性能第一节 聚合物材料的结构一、高分子链的近程结构——构型二、高分子链的远程结构——构象三、聚合物聚集态结构——晶态、非晶态及取向第二节 线型非晶态聚合物的变形一、非晶态聚合物在玻璃态下的变形二、非晶态聚合物在高弹态下的变形三、非晶态聚合物在粘流态下的变形第三节 结晶态聚合物的变形第四节 聚合物的粘弹性一、静态粘弹性——蠕变与应力松弛二、动态粘弹性——滞后和内耗第五节 聚合物的强度与断裂一、强度与硬度二、银纹与断裂过程三、韧性与增韧四、摩擦与磨损第六节 聚合物的疲劳强度思考题与习题参考文献第十章 陶瓷材料的力学性能第一节 陶瓷材料的结构一、陶瓷材料的组成与结合键二、陶瓷材料的显微结构第二节 陶瓷材料的变形与断裂一、陶瓷材料的弹性变形二、陶瓷材料的塑性变形三、陶瓷材料的断裂第三节 陶瓷材料的强度一、抗弯强度二、抗拉强度三、抗压强度第四节 陶瓷材料的硬度与耐磨性一、陶瓷材料的硬度二、陶瓷材料的耐磨性第五节 陶瓷材料的断裂韧度与增韧一、陶瓷材料的断裂韧度二、陶瓷材料的增韧第六节 陶瓷材料的疲劳一、陶瓷材料的疲劳类型二、陶瓷材料疲劳特性评价第七节 陶瓷材料的抗热震性一、抗热震断裂二、抗热震损伤思考题与习题参考文献第十一章 复合材料的力学性能第一节 复合材料的定义和性能特点一、复合材料的定义和分类二、复合材料的性能特点第二节 单向复合材料的力学性能一、单向复合材料的弹性性能二、单向复合材料的强度第三节 短纤维复合材料的力学性能一、基体与纤维间的应力传递二、短纤维复合材料的弹性模量三、短纤维复合材料的强度第四节 复合材料的断裂、冲击和疲劳一、复合材料的断裂二、复合材料的韧性三、复合材料的冲击性能四、复合材料的疲劳性能思考题与习题参考文献附录附录A 与本书内容有关的材料力学性能试验方法国家标准及其适用范围附录B 与本书内容有关的部分国外标准编号和名称附录C ф2值表附录D 表面裂纹修正因子附录E 力学性能指标名称和符号对照(GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》)附录F 不同条件下的试验力(GB/T —2002《金属布氏硬度试验 第1部分:试验方法》)

弹性力学的一般理论也有很大的发展。一方面建立了各种关于能量的定理(原理)。另一方面发展了许多有效的近似计算、数值计算和其他计算方法，如著名的瑞利——里兹法，为直接求解泛函极值问题开辟了道路，推动了力学、物理、工程中近似计算的蓬勃发展。

弹性形变：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。 弹性变形的重要特征是其可逆性,即受力作用后产生变形,卸除载荷后,变形消失。这反映了弹性变形决定于原子间结合力这一本质现象。 原子处于平衡位置时，其原子间距为r。，势能U处于最低位置，相互作用力为零，这是最稳定的状态。当原子受力后将偏离其平衡位置，原子间距增大时将产生引力；原子间距减小时将产生斥力。这样，外力去除后，原子都会回到其原来的位置，所产生的变形便会消失，这就是弹性变形。塑性变形：是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。

一、性质不同。

1、弹性变形为可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为弹性模量，材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数。

弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形，弹性模量是结构设计的重要参数。

2、而塑性变形为不可逆变形，工程材料及构件受载超过弹性变形范围之后将发生永久的变形，即卸除载荷后将出现不可恢复的变形，或称残余变形。

二、概念不同。

1、物体受外力作用时，就会产生变形，如果将外力去除后，物体能够完全恢复它原来的形状和尺寸，这种变形称为弹性变形。

2、材料在外力作用下产生形变，而在外力去除后，弹性变形部分消失，不能恢复而保留下来的的那部分变形即为塑性变形 。

三、相关性质物体不同。

1、金属、塑料等都具有不同程度的塑性变形能力，故可称为塑性材料。玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料则无塑性变形能力。

2、除外力能产生弹性变形外，晶体内部畸变也能在小范围内产生弹性变形，如空位、间隙原子、位错、晶界等晶体缺陷周围，由于原子排列不规则而存在弹性变形。夹杂物和第二相周围也可能存在弹性变形。

参考资料来源：百度百科－塑性变形

参考资料来源：百度百科－弹性变形

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弹性变形：材料在外力作用下产生变形。当原子受力后将偏离其平衡位置，当外力取消后，在外力的作用下产生形变。 弹性变形的重要特征是其可逆性：是物质包括流体及固体在一定的条件下，相互作用力为零，这是最稳定的状态，势能U处于最低位置，变形消失。这反映了弹性变形决定于原子间结合力这一本质现象。

塑性变形：外力去除后，原子都会回到其原来的位置，其原子间距为r，这就是弹性变形，所产生的变形便会消失，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这样，卸除载荷后，原子间距增大时将产生引力；原子间距减小时将产生斥力，即受力作用后产生变形。 原子处于平衡位置时。这种可恢复的变形称为弹性变形，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。

扩展资料：

变形机理

弹性变形：

弹性变形分为线弹性、非线弹性和滞弹性三种。线弹性变形服从虎克定律，且应变随应力瞬时单值变化。非线弹性变形不服从虎克定律，但仍具有瞬时单值性。滞弹性变形也符合虎克定律，但并不发生在加载瞬时，而要经过一 段时间后才能达到虎克定律所对应的稳定值。

除外力能产生弹性变形外，晶体内部畸变也能在小范围内产生弹性变形，如空位、间隙原子、位错、晶界等晶体缺陷周围，由于原子排列不规 则而存在弹性变形。夹杂物和第二相周围也可能存在弹性变形。

塑形变形：

固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。

原子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动，降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶。滑移使一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。

孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。

多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达 300～3000%的延伸率而不破裂。

参考资料：百度百科-弹性变形

百度百科-塑性变形

弹性力学是固体力学的重要分支，它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力，也称为弹性理论。它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础，广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。绝对弹性体是不存在的。物体在外力除去后的残余变形很小时，一般就把它当作弹性体处理.弹性力学的发展简史人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了，比如古代弓箭就是利用物体弹性的例子。当时人们还是不自觉的运用弹性原理，而人们有系统、定量地研究弹性力学，是从17世纪开始的。弹性力学的发展初期主要是通过实践，尤其是通过实验来探索弹性力学的基本规律。英国的胡克和法国的马略特于1680年分别独立地提出了弹性体的变形和所受外力成正比的定律，后被称为胡克定律。牛顿于1687年确立了力学三定律。同时，数学的发展，使得建立弹性力学数学理论的条件已大体具备，从而推动弹性力学进入第二个时期。在这个阶段除实验外，人们还用最粗糙的、不完备的理论来处理一些简单构件的力学问题。这些理论在后来都被指出有或多或少的缺点，有些甚至是完全错误的。在17世纪末第二个时期开始时，人们主要研究粱的理论。到19世纪20年代法国的纳维和柯西才基本上建立了弹性力学的数学理论。柯西在1822～1828年间发表的一系列论文中，明确地提出了应变、应变分量、应力和应力分量的概念，建立了弹性力学的几何方程、运动(平衡)方程、各向同性以及各向异性材料的广义胡克定律，从而奠定了弹性力学的理论基础，打开了弹性力学向纵深发展的突破口。第三个时期是线性各向同性弹性力学大发展的时期。这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于解决工程问题。同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理，并提出了许多有效的计算方法。1855～1858年间法国的圣维南发表了关于柱体扭转和弯曲的论文，可以说是第三个时期的开始。在他的论文中，理论结果和实验结果密切吻合，为弹性力学的正确性提供了有力的证据；1881年德国的赫兹解出了两弹性体局部接触时弹性体内的应力分布；1898年德国的基尔施在计算圆孔附近的应力分布时，发现了应力集中。这些成就解释了过去无法解释的实验现象，在提高机械、结构等零件的设计水平方面起了重要作用，使弹性力学得到工程界的重视。在这个时期，弹性力学的一般理论也有很大的发展。一方面建立了各种关于能量的定理(原理)。另一方面发展了许多有效的近似计算、数值计算和其他计算方法，如著名的瑞利——里兹法，为直接求解泛函极值问题开辟了道路，推动了力学、物理、工程中近似计算的蓬勃发展。从20世纪20年代起，弹性力学在发展经典理论的同时，广泛地探讨了许多复杂的问题，出现了许多边缘分支：各向异性和非均匀体的理论，非线性板壳理论和非线性弹性力学，考虑温度影响的热弹性力学，研究固体同气体和液体相互作用的气动弹性力学和水弹性理论以及粘弹性理论等。磁弹性和微结构弹性理论也开始建立起来。此外，还建立了弹性力学广义变分原理。这些新领域的发展，丰富了弹性力学的内容，促进了有关工程技术的发展。弹性力学的基本内容弹性力学所依据的基本规律有三个：变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律，它们有时被称为弹性力学三大基本规律。弹性力学中许多定理、公式和结论等，都可以从三大基本规律推导出来。连续变形规律是指弹性力学在考虑物体的变形时，只考虑经过连续变形后仍为连续的物体，如果物体中本来就有裂纹，则只考虑裂纹不扩展的情况。这里主要使用数学中的几何方程和位移边界条件等方面的知识。求解一个弹性力学问题，就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15个函数。从理论上讲，只有15个函数全部确定后，问题才算解决。但在各种实际问题中，起主要作用的常常只是其中的几个函数，有时甚至只是物体的某些部位的某几个函数。所以常常用实验和数学相结合的方法，就可求解。数学弹性力学的典型问题主要有一般性理论、柱体扭转和弯曲、平面问题、变截面轴扭转，回转体轴对称变形等方面。在近代，经典的弹性理论得到了新的发展。例如，把切应力的成对性发展为极性物质弹性力学；把协调方程(保证物体变形后连续，各应变分量必须满足的关系)发展为非协调弹性力学；推广胡克定律，除机械运动本身外，还考虑其他运动形式和各种材科的物理方程称为本构方程。对于弹性体的某一点的本构方程，除考虑该点本身外还要考虑弹性体其他点对该点的影响，发展为非局部弹性力学等。