【材料力学性能】是工程领域中的基础概念,它涉及到材料在受力时的形变、强度和韧性等关键性质。以下是对习题中涉及的知识点的详细解释:
1. **弹性比功**:弹性比功是指金属材料在弹性范围内吸收能量的能力,即材料在弹性变形期间能够存储的能量与其体积的比值。
2. **滞弹性**:当金属快速加载或卸载后,会在一段时间内继续产生额外的弹性变形,这种现象称为滞弹性,是材料非线性弹性行为的一种表现。
3. **循环韧性**:衡量材料在反复加载和卸载下抵抗疲劳破坏的能力,即在交变载荷下吸收并消耗能量而不产生显著损伤的能力。
4. **包申格效应**:材料经历一次小的塑性变形后,即使在相同的应力水平下再次加载,也会观察到应力-应变曲线的偏移,这是由于内部微结构的变化导致的。
5. **解理刻面**:在晶体中,沿着特定的晶面容易发生断裂,这些晶面被称为解理面,而解理刻面则是这些面上的微观断裂特征。
6. **塑性、脆性、韧性**:塑性是指材料在断裂前可以发生显著的不可逆变形;脆性是指材料在受到外力时容易断裂,而没有显著的塑性变形;韧性则指的是材料在断裂前吸收能量和抵抗裂纹扩展的能力。
7. **解理台阶**:解理面之间高度不一致的台阶,是晶体断裂过程中的常见特征。
8. **河流花样**:解理台阶在聚集时呈现出类似河流的图案,是观察晶体微观结构变化的重要标志。
9. **解理面**:晶体在受力时,沿着特定的晶体学平面断裂,这些平面就是解理面,通常与晶体的内部结构有关。
10. **穿晶断裂与沿晶断裂**:穿晶断裂是裂纹穿过晶粒内部,可以是韧性或脆性的;沿晶断裂发生在晶界,通常是脆性断裂,对材料的强度影响较大。
11. **韧脆转变**:金属材料在不同温度、应变速率、微观结构等因素影响下,可以从韧性状态转变为脆性状态,反之亦然,这种转变称为韧脆转变。
此外,还有几个力学指标的解释:
1. **E (G)**:E 表示杨氏模量,G 表示切变模量,它们是衡量材料弹性性质的参数,表示单位应变下的应力。
2. **σr、σ0.2、σs**:σr 是规定剩余伸长应力,σ0.2 是规定 0.2% 延伸率时的应力,σs 是屈服强度,表示材料开始塑性变形的临界应力。
3. **σb**:抗拉强度,材料在断裂前承受的最大应力。
4. **n**:应变硬化指数,描述材料在塑性变形后抵抗进一步变形的能力。
5. **δ、δgt、ψ**:δ是断后伸长率,反映材料的塑性;δgt是总伸长率,衡量材料的最大塑性变形;ψ是断面收缩率,表明材料断裂后截面缩小的程度。
金属的弹性模量主要由原子结构和晶格类型决定,因其对组织变化不敏感,所以在不同加工和热处理条件下,弹性模量相对稳定。
对于机床床身的选择,通常选用灰铸铁,因为其高循环韧性,能有效防止因机械振动导致的结构损坏。
多晶体金属的屈服通常发生在位错运动受阻时,bcc 结构金属(如铁)与 fcc 结构金属(如铜)的屈服行为差异主要源于其位错机制的不同。
退火低碳钢、中碳钢和高碳钢在拉伸曲线上的区别主要体现在屈服现象的明显程度,随着碳含量增加,屈服现象减弱,但屈服强度提高,这是由于碳原子强化基体,阻碍位错运动所致。
材料力学性能是设计和选材的重要依据,理解这些概念有助于优化结构设计和提高工程安全性。