第1章绪论材料分析方法哈工大
哈工大高电压技术1、绪论
（高电压与绝缘技术）
工程上把 1000伏及以 上的交流供电电压称为高电 压。高电压技术所涉及的高 电压类型有直流电压、工频
交流电压和持续时间为毫秒
级的操作过电压、微秒级的 雷电过电压、纳秒级的核致 电磁脉冲等。
20世纪以来，随着电能应用的日益广
泛，电力系统所覆盖的范围越来越大，传 输的电能也越来越多，这就要求电力系统
小
结
高电压技术是一门重要的专业技术基础课； 随着电力行业的发展，高压输电问题越来越得到 人们的重视； 高电压、高场强下存在着一些特殊的物理现象； 高电压试验在高电压工程中起着重要的作用。
P 3U cos 2 2 P P ∝ U 22 S
; R=
S S
R：导线电阻 ：导线电阻率
：导线长度
S：导线截面积 P：传输功率 U：线路电压
提高电压等级可以实现大功率、远距离的输送电力
提高电压的效果 例如：输送750万千伏安容量的电力
345KV电压等级
• 降低线路损耗 1200KV电压等级 需：仅用一条单回线 走廊宽度为 91.5 m • 提高输送功率 即：可提高单位走廊宽度输送容量 提高输送距离 • • 节省线路走廊
不同电压等级线损
需：七条双回线 走廊宽度为 221.5 m
不同电压等级传输能量曲线
输电电压与输送容量、输送距离的范围 输电电压（kV） 输送容量（MW） 输送距离（km）
110 220 330 500 750
10-20 100-500 200-800 1000-1500 2000-2500
50-150 100-300 200-600 150-850 500以上
电压的能力 学会限制各种过电压的措施 理解供电系统中绝缘配合的原则
哈工大论文撰写规范060912
哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业论文撰写规范毕业论文是学生在毕业前提交的一份具有一定科研价值和实用价值的学术论文。
它是本科学生开始从事工程设计、科学实验和科学研究的初步尝试，是学生在教师的指导下所取得成果的科学表述，是学生毕业及学位资格认定的重要依据。
毕业论文撰写是本科生培养过程的基本训练之一，其撰写应符合国家及各专业部门制定的有关标准，符合汉语语法规范。
指导教师应加强指导，严格把关。
1．论文结构及要求论文包括题目、中文摘要、外文摘要、目录、正文、致谢、参考文献和附录等几部分。
1.1 题目题目应恰当、准确地反映本课题的研究内容。
论文题目不应超过25字，不得使用标点符号，不设副标题。
1.2 摘要与关键词1.2.1 摘要摘要应扼要叙述本论文的主要内容、特点，文字要精炼，是一篇具有独立性和完整性的短文，应包括本论文的主要成果和结论性意见。
摘要中不宜使用公式、图表，不标注引用文献编号，避免将摘要写成目录式的内容介绍。
1.2.2 关键词关键词是供检索用的主题词条，应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条（参照相应的技术术语标准），一般列3～5个，按词条的外延层次从大到小排列，应在摘要中出现。
1.3 目录目录应独立成页，包括论文中全部章、节的标题及页码。
1.4 论文正文论文正文包括绪论、论文主体及结论等部分。
1.4.1 绪论绪论一般作为第1章。
绪论应说明选题的目的、背景和意义，国内外文献综述，以及论文所要研究的主要内容。
文管类论文的绪论是毕业论文的开头部分，一般包括说明论文写作的目的、意义，对所研究问题的认识以及提出问题。
绪论只是文章的开头，不必写章号。
1.4.2 论文主体论文主体是论文的主要部分，应该结构合理，层次清楚，重点突出，文字简练、通顺。
论文主体的内容要求参照《哈尔滨工业大学关于本科生毕业设计（论文）的若干规定》第六条。
论文主体各章后应有一节“本章小结”。
1.4.3 结论结论作为单独一章排列，但不加章号。
哈工大材料成型加工方法第一章 材料x射线物理基础
特征X射线谱
第二节 X射线的产生及X射线谱
特征X射线谱
➢ 特征X射线的产生
➢ 特征X射线的波长
1
K2 (Z )
式中K2，σ是常数
➢ 特征X射线的强度
I特 K3i(U Un )m
对于K系：Un=UK，m=1.5
U/UK=4时，I特/I连 最大
特征X 射线的产生
U (3 ~ 5)UK
第二节 X射线的产生及X射线谱
第三节 X射线与物质的相互作用
X射线的散射 ➢ 相干散射（经典散射）
入射X射线与原子内受缚较禁的电子相遇，光量子能量 不足以使原子电离 但电子在X射线交变电场作用下发生受迫振动而成为电磁波 的发射源，向四周发射与入射X射线波长相同的辐射， 因各电子所散射的射线的波长相同，有可能发生相互干涉
第三节 X射线与物质的相互作用
Mo 42 0.70930 0.71359 0.71730 0.63229 0.61978 17.44 50~55
注：K= ( 2K1+ K2 ) / 3
第三节 X射线与物质的相互作用
X射线的透射系数和吸收系数
dIx Ix
ldx
I I0elt
l 称线吸收系数
e-lt 称透射系数
线吸收系数l 对于确定的物质
X射线的散射
➢ 相干散射（经典散射）
X 射线是非偏振光，一个电子的相干散射强度Ie为
Ie
I0 R2
0
4π
2
e2 mc
2
1
co s2 2
2
其中，fe = (0/4)(e2/mc) 为常数项，fe2 =7.9410-30m2，说
明一个电子的相干散射强度很小
(1+cos2 2)/2 称偏振因数，表明入射线为偏振时，相干散 射线强度随2 变化，在不同方向发生不同程度的偏振
哈工大王黎钦机械设计课件-第1次课_第一章 绪论、第二章 机械及机械零件的设计基础-刘星斯维提整理
教学过程的安排
1) 学习环节分配 大课46学时；习题课2学时；实验课12学时； 大作业5个(计算说明书和图) 2) 成绩分布 大作业25分；实验15分； 期末考试60分 3) 注意事项 及时交大作业（布置后1周内） 缺任何一个教学环节不能参加期末考试 按照学习指南,提前两周预约实验 4) 每周一次答疑，一单元时间，时间待定
2、零件的工况条件和环境条件
3、零件的尺寸和质量
4、零件的结构和可加工性
5、零件的工艺性
6、材料经济性
7、材料供应状况
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
2.4 机械零部件设计的基本步骤
根据总体设计的要求， 选择零件的类型 根据机器的工作情况， 确定作用在零件上的载 荷，进行受力分析 根据失效分析,确定零 件的设计计算准则，并 进行理论设计计算 根据零件的工作条件及受力 情况，选择材料及热处理方 式，并确定其许用应力 根据计算结果，同时考虑零 件的加工和装配工艺等要求， 对零件进行结构设计 按国家标准绘制零件工作图。 并标注必要的尺寸、公差、 表面粗糙度及技术条件等
操作和控制系统
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
传动变速装置1 原动机 传动变速装置2 传动变速装置3
执行机构1 执行机构2 执行机构3
传动变速装置1 原动机 公共传动变速装置 传动变速装置2
执行机构1
执行机构2
原动机1 协调 控制 系统 原动机2 原动机3
传动变速装置1 传动变速装置2 传动变速装置3
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
1.2 课程的性质、地位和任务 课程性质：
技术基础课
实践性课程
课程地位：
主干课程 承前启后，为专业设计打基础
哈工大（函授）热能与动力专业（热动）毕业论文
摘要大容量锅炉变工况运行研究是一个重要的课题，热力计算是变工况研究的基础。
对于大容量锅炉机组，若采用我国以前的传统计算方法，会出现计算数据和实际运行数据有较大误差的情况。
本文以辐射换热理论为基础，建立了新的大容量锅炉传热模型，并采用了新的热力计算标准对本课题选取的机组进行计算，新的分区段传热模型，将燃烧区域按实际运行时燃烧器的投运方式细分，并将冷灰斗划分为一个独立区城，计算出燃烧器区城的温度分布和沿炉高度方向上的温度分布。
辐射式过热器和屏式过热器的计算新方法更符合实际运行规律。
新传热模型的建立为大容量锅炉变工况运行提供了理论依据。
关键词：锅炉；变工况运行；传热模型AbstractV ariant operation research of the high-capacity boiler is an important subject, and the heat calculation is the foundation of variant wok condition research. If we use old calculation ways to analyze the high-capacity boiler, there will be remarkable inaccuracy between calculation results and real operational data. This paper based the radiant theory establishes a new model of the high-capacity boiler heat transfer . And the new criterion of heat calculation is used to the selected unit. The new fragment model subdivides the combustor zone across the operation and takes the furnace hopper as a independent region.So the temperature along the furnace are obtained. Radiant and platen super heater’s new method are more agree with the practice law. The paper is based on boiler knowledge and heat transfer theory and depends on practical operation data. The analysis on calculation results can provide reference for operation of the high-capacity boiler.Key words boiler variant operation heat transfer model目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 目的和意义 (2)1.3 国内外研究现状 (2)1.3.1 国内研究现状 (2)1.3.2 国外研究现状 (2)1.4 工作内容及安排 (3)第2章锅炉运行特性分析 (4)2.1 煤的特性及其对锅炉工作的影响 (4)2.1.1 煤质对设备的影响 (4)2.1.2 煤质对锅炉燃烧的影响 (5)2.2 燃烧特性分析 (6)2.2.1 煤粉气流稳定着火的影晌因素 (6)2.2.2 燃烧完全影响因素的分析 (6)2.2.3 优化锅炉燃烧，提高运行经济性 (7)2.3 汽温特性分析 (8)2.3.1 过热器和再热器的汽温特性 (8)2.3.2 蒸汽温度调节方法 (9)2.4 本章小结 (10)第3章大容量锅炉传热模型的改进 (11)3.1 现有模型的特点 (11)3.1.1 前苏联锅炉机组热力计算标准的主要特点 (11)3.1.2 误差原因分析 (11)3.2 传热模型的改进 (12)3.2.1 杜－卜炉内换热计算方法（新方法） (12)3.2.2 炉内换热计算标准 (12)3.2.3 屏式过热器传热计算新方法 (13)3.2.4 大屏过热器传热计算新方法 (15)3.3 分区段模型计算 (17)3.3.1 分区段计算的目的 (17)3.3.2 米多尔分区段模型 (17)3.3.3 新分区段模型的建立 (17)3.3.4 燃烧器区域温度的计算 (19)3.5 本章小结 (20)第4章炉膛传热计算 (21)4.1 炉膛传热原理 (21)4.1.1 炉膛传热过程 (21)4.1.2 火焰辐射 (21)4.1.3 炉膛辐射传热公式 (22)4.2 炉膛受热面的辐射特性 (23)4.2.1 角系数 (23)4.2.2 热有效系数 (23)4.2.3 污染系数 (24)4.3 本章小结 (24)第5章 B&WB300MW锅炉热力特性分析 (26)5.1 分区段模型分析应用 (26)5.1.1 计算结果 (26)5.1.2 计算结果分析 (27)5.2 排烟温度及排烟热损失 (28)5.3 炉膛出口烟温特性 (28)5.3.1 概述 (28)5.3.2 影响炉膛出口烟温的因素 (29)5.4 本章小结 (29)致谢 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1 课题背景随着国民经济在国家宏观调控下持续快速发展，我国的电力工业发展迅猛，截至2004 年五月底，全国发电装机容量已经达到四亿零六十万千瓦。
哈工大材料力学
工程中多为梁、杆结构
§1-2 变形固体的基本假设 (The basic assumptions of deformable body )
一、连续性假设 (continuity assumption)
物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。
二、均匀性假设（homogenization assumption)
2. 内力的求法 —— 截面法 (method of sections ) 步骤 (procedures for analysis)
① 截开
在所求内力的截面处，假想
m
地用截面将杆件一分为二.
m
m m
m
m m
m
②代替 任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截
面上相应的内力（力或力偶）代替.
2.剪切(shear)
F/2
F/2
F
4.弯曲 (bending)
M
3.扭转(torsion)
Me
Me
M
材料力学是一门很重要的技术基础课，它与机械、土建、航 空、交通水利等工程密切相关，他在基础课和专业课之间起着桥 梁作用.
入门
数学
物理学
理论力学
其他
材料力学
土 木 工 程
土 木 工 程
结 构 力
澳门桥
大型水利工程设施
大量中、外力学专家为力学的发展 作出了突出的贡献，这里只简单介绍部 分力学专家.
达芬奇说：“力学是数学的乐园，因为我们在这里
达
获得了数学的果实.”
芬
奇
伽
利
伽利略创建了材料力学
略
§1-1 材料力学的任务及研究对象
The tasks and research objects
第一章功能材料概论-哈工大版PPT课件
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考虑到上述各种因素之后，有人提出材 料应该定义为：
人类社会所能够接受的经 济地制造有用器件的物质
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2、 材料科学及其发展
第一代（天然材料）：自然界的矿物、植物以及动物 第二代（烧炼材料）：烧结：砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥；
功能材料概论
Introduction to Functional Materials
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1
课程简介
课程性质：专业基础课
先修课程：无机化学，物理化学，高分子化学，高分子物理
总 学 时： 36学时
教 材：《功能材料概论》殷景华 王雅珍等编
参 考 书： 现代功能材料及其应用—郭卫生, 汪济奎 功能材料学——周馨我 新型功能材料—— 贡长生，张克立
课程内容： 1．功能材料的科学基础
2．金属功能材料
3．无机非金属功能材料
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4．功能高分子材料
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第一章 绪 论
现代文明的三大支柱-----能源、信息和材料。 材料是一切技术发展的物质基础。
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一、材料科学及其发展
1、 什么是材料？
材料是可以用来制造有用的构件、器 件或物品的物质。师昌绪主编：《材料大辞典》
冶炼：铜铁 第三代（合成材料）：20世纪初出现化工产品，塑料、
橡胶、纤维等已广泛用于生活。 第四代（可设计材料）：前三代为单一产品，于是根据需
要设计特殊性能的材料。例20世 纪40年代的复合材料 第五代智能材料： 近三、四十年研制的新型功能材料， 例记忆合金等。
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哈工大——复合材料细观力学-1
50年代----70年代
80年代快速发展 90年代不可缺少
参考教程
杜善义、王彪 《复合材料细观力学》科学出版社 1997 Mura T. Micromechanics of defects in solids. 1987 杨卫 《宏微观断裂力学》国防工业出版社 1995 基础教程 《弹性力学》、《复合材料力学》
out
pq C pqmn { Cijkl * Gmk ,ln ( x, x' )dV} ji
得到各向同性介质椭球体中，存在
ij S
* ijkl kl
S是四阶Eshelby张量，与材料性能和夹杂形状 有关，具有椭圆积分形式，并可推广到各向异 性介质和本征应变不均匀情况。对于特殊形状 夹杂，可以写出解析表达式：
第二章 复合材料有效性能
第一节
Eshelby等效夹杂理论
1957年Eshelby在英国皇家学会会刊 发表了关于无限大体内含有椭球夹杂弹性 场问题的文章，证明了在均匀外载作用时， 椭球夹杂内部弹性场亦均匀。（椭圆积分 形式）
2.1Eshelby相变问题
将应变分解为两部分
ij eij
复合材料有效性能
有效弹性模量的影响因素 组分材料的弹性常数
基体 -各向同性 纤维 -横观各向同性
微结构特征
夹杂形状（纤维、颗粒、晶须、孔洞、裂纹） 几何尺寸、分布 体积含量 等等
成熟的细观力学方法
Eshelby 等效夹杂理论
自洽理论（自相似理论） Mori-Tanaka方法（背应力法） 微分法 Hashin 变分原理求解上下限方法 其他方法
哈工大机械原理课件
I
5
IV
2
II
4
V
1
III
3
移 动 副
V
1
IV
2
螺 旋 副
V
1
２、根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副 。
球面高副
柱面高副
运动副元素以面接触的运动副称为低副 。
球面低副
移动副
转动副
３、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类
空间运动副
球销副
螺旋副
只是为了表明机构的运动状态或各构件的 相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图， 通常把这样的简图称为机构示意图。
常用机构构件、运动副代表符号
绘制机构运动简图的步骤
1. 在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件 和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机 构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。 2. 为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一 般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要 时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面 ，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以 正确、简单、清晰为原则。 3. 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动 副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并 将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可 绘制出机构的运动简图。
30米/分
500
二、创新
◆自然科学领域的最高成就是发现
◆应用技术领域的最高成就是发明
发明：
◆基础理论知识
◆应用技术知识 ◆实践经验
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
第1章绪论材料分析方法哈工大
第二节 X射线的产生及X射线谱
连续X射线和特征X射线
图1-2 X射线管结构示意图
图1-2所示的X射线管是产生 X射线的装置
主要由阴极 (W灯丝) 和用 (Cu, Cr,Fe,Mo) 等纯金属制 成的阳极(靶)组成
阴极通电加热，在阴、阳 极之间加以直流高压 (约数 万伏)
阴极发射的大量电子高速飞 向阳极，与阳极碰撞产生X 射线
绪论
2. 化学分析
给出平均成分，可以达到很高的精度； 实际上，材料中的成分分布存在不均匀性，
导致微观组织结构的不均匀性， 进而造成材料微观区域性能的不均匀性， 对材料的宏观性能产生影响。
不能给出所含元素的分布
10
绪论
四、X射线衍射与电子显微镜
1. X射线衍射（XRD, X-Ray Diffraction） XRD是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的 相组成、晶体结构、晶格参数、晶体缺陷（位错等）、 不同结构相的含量以及内应力的方法。
材料分析方法
第3版
主 编 哈尔滨工业大学 周 玉 参 编 漆 璿 范 雄 宋晓平
孟庆昌 饶建存 魏大庆 主 审 刘文西 崔约贤
获2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖
1
本教材主要内容
绪论 第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础 第二章 X射线衍射方向 第三章 X射线衍射强度 第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定 第七章 多晶体织构的测定
28
第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱 强度随波长连续变化的谱线称连续X射线谱，见图1-3
图1-3 管电压、管电流和阳极靶原子序数对连续谱的影响 a) 管电压的影响 b) 管电流的影响 c)阳极靶原子序数的影响 29
哈工大高频电子线路课件
二、解调
➢ 解调是调制的逆过程。即从已调波中恢复出原基带信号的 过程。
➢ 与模拟调制相对应，也分为三种： 检波——振幅调制(AM) 鉴频——频率调制(FM) 鉴相——相位调制(PM)
12
三、直接检波式接收机
特点：
①电路简单 ②接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用。
7
第2节 无线电发送设备的组成与原理
一、无线发送的基本任务
➢ 无线电发送是以自由空间为传输信道，把需要传送的信息 (声音、文字或图象)变换成无线电波传送到远方的接收点
二、信息传输的基本要求
➢ 传送距离要远 ➢ 要能实现多路传输，且各路信号传输时，应互不干扰
8
三、基带信号的特点：
➢ 不同的原始信息占有不同的频带宽度。 ➢ 基带信号占有的频带属于低频范围。
直接发送基带信号存在的问题
很难实现多路通信 要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困
难的。
9
四、载波调制传送方式：
➢ 调制：载波调制是用需传送的信息（基带信号）（调制信 号）去控制高频载波的参数，使载波信号的某一个或几个 参数（振幅、 频率或相位）按照需传送的信息（调制信 号）的规律变化。
➢ 调制方式
但传播距离远。主要用于广播、船舶通信、和飞行通信。
22
3、直线传播（空间波）
➢ 电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线 ➢ 适合频率f： 30MHz以上(波长λ为10m以下) 的超短波 ➢ 特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距传
播） 增高天线可以提高直线传播的距离。
23
4、卫星中继等
特点： ①有固定频率的中频放大器，它不仅可以实现较高的放大倍数， 而且选择性也很容易得到满足——可以同时兼顾高灵敏度与高选择性
哈工大-空气动力学-第1章绪论及基础知识
纳维-斯托克斯 黏性流体运动方程：N-S方程 雷诺
雷诺实验 层流/湍流 雷诺平均N-S方程 附加雷诺/湍流应力
DV p R Dt
空气-气体动力学
兰金和雨贡纽：激波前后气动参数关系式 瑞利和泰勒：激波关系单向性 马赫：马赫角关系 阿克莱：Ma=V/a 普朗特和迈耶：斜激波和膨胀波理论 布兹曼：圆锥激波解的图解法 泰勒和马可尔：圆锥激波解的数值解 拉伐尔：发明拉伐尔/缩放喷管 斯多道拉、普朗特和迈耶：拉伐尔喷管流动特性
12
森林空气动力学
树木风阻∝风速：种植方式避免风害 风阻树冠/树叶： 树叶在高速风中结构变形 种子传播：繁衍规律、仿生力学
建筑物空气动力学
高/矮建筑物间涡流：风速大于普通布局的3-4倍 建筑物迎背风面： 背风面低压吸力效应 斜屋顶：倾斜角较小吸力效应屋顶掀翻
车辆空气动力学
2
空气与气体动力学的任务、研究方法及发展
流体力学
流体静力学 液体
水力学 理论流体动力学 润滑理论
流体动力学 气体 无黏流动 黏性流动
变化小
不可压缩低速 空气动力学 高度或低压影响
动力气象学 稀薄气体动力学
变化大 高速影响
气体动力学 亚/跨/超声速空气动力学 高超声速空气动力学 3 电磁流体动力学
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空气/气体动力学的其他应用
鸟类/昆虫飞行及扑翼机
合力 升力 推力 均匀来流 合速度 扑动速度
机动性强 举升/推进/悬停/快速变向等动作集于一个扑翼系统 大升力 利用非定常机制，其升力远高于常规飞行器，能够在低雷诺数条件下飞行。
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绕障碍物流动的卡门涡街
低Re数 绕流运动 周期性脱落 旋向相反 排列规则 双列线涡 即卡门涡街
理论力学教案
理论力学的内容和研究方法。
教学难点
掌握理论力学的研究方法。
教学方式及手段
采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。
多媒体授课，必要时辅以板书。
布置课外作业。
课外作业
复习回顾矢量代数。
教学后记
理论力学中有很多矢量代数运算，因此在第一节课应帮助学生一起回顾矢量代数，包括矢量代数基本运算：点积、叉乘、混量代数后，理论力学中相关的推导可以简略，让学生自学。
公理2：二力平衡条件
此公理指出了作用于刚体上最简单力系的平衡条件。
公理3：加减平衡力系公理
此公理是研究力系等效变换的依据。
推论1：力的可传性：表明作用于刚体上的力是滑动矢量。
推论2：三力平衡汇交条件：给出了三个不平行的共面力构成平衡力系的必要条件。当刚体受不平行的三力作用处于平衡时，常利用这个关系确定未知力的作用线方位
9）固定端约束：其约束反力在平面情况下，通常用两正交分力和一个力偶表示；在空间情况下，通常用空间的三个正交分力和空间的三个正交分力偶表示。
教学重点
约束类型及约束反力。
教学难点
明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法
教学方式及手段
采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。
多媒体授课，必要时辅以板书。
3)正确画出约束反力。一个物体往往同时受到几个约束的作用，这时应分别根据每个约束本身的特性来确定其约束反力的方向，而不能凭主观臆测。
4)当分析两物体间相互作用时，应遵循作用、反作用关系。若作用力的方向一经假定，则反作用力的方向应与之相反。当画整个系统的受力图时，由于内力成对出现，组成平衡力系。因此不必画出，只需画出全部外力。
章节目名称
材料分析方法绪论
• 目前,光学显微镜已远远满足不了当前材料研究的需要!
• 2、化学分析
• 分析材料平均化学成分的常规方法：湿化学法和光谱 分析法等。
• 优缺点：
• 采用化学分析方法测定钢的成分只能给出一块试样的平均 成分(所含每种元素的平均含量)，并可以达到很高的精度， 但不能给出所含元素分布情况(如偏析，同一元素在不同 相中的含量不同等)。
• 电子显微分析包括：
•
透射电子显微分析
•
扫描电子显微分析
•
电子探针显微分析
• (1) 透射电子显微镜（简称透射电镜） • 透射电镜是采用透过薄膜样品的电子束成像来显
示样品内部组织形貌与结构的。
• 特点： • 可以在观察样品微观组织形态的同时，对所观察
的区域进行晶体结构鉴定(同位分析)； • 分辨率可达10-1nm，放大倍数可达106倍。
• 光谱分析给出的结果也是样品的平均成分。
• 材料的整体的成分分析也不能满足材料研究的需要！ • 元素在钢中的分布不是绝对均匀的，即在微观上是不均匀
的。 • 由于微区成分的不均匀性造成了微观组织结构的不均匀性，
以致带来微观区域性能的不均匀性，这种不均匀性对材料 的宏观性能有重要的影响作用。
• 例如在淬火钢中，未溶碳化物附近的高碳区形成硬脆的片 状马氏体，而含碳量较低的区域则形成强而韧的板条马氏 体。片状马氏体在承载时往往易形成脆性裂纹源，并逐渐 扩展而造成断裂。
• 常用的两种分析方法：X射线光电子能谱、俄歇 电子能谱。
• (2) 扫描隧道显微镜
• 是一种表面形貌与结构测试仪器。
• 与扫描电镜、透射电镜相比，扫描隧道显微镜具 有结构简单、分辨本领高等特点，可在真空、大 气或液体环境下以及在实空间内进行原位动态观 察样品表面的原子组态，并可直接用于观察样品 表面发生的物理或化学反应的动态过程及反应中 原子的迁移过程等。
哈工大断裂力学讲义第一章
GⅠ
KⅠ2 E
E E
E
1
E
2
平面应力 平面应变
同理
GⅡ
KⅡ2 E
GⅢ
1
E
KⅢ2
32
4G 2
22
v KⅠ a x (2k 2)
4G 2
31
a
在闭合时,应力在 a那段所做旳功为
B 0
yvdx
GⅠ
B Ba
a
0 yvdx
1 a
a 0
KⅠ KⅠ
2 x 4G
a
2
x
(2k
2)dx
4k 1 4G
KⅠ2
平面应力
k
3 1
,
GⅠ
KⅠ2 E
平面应变
k 3 4
GⅠ
1 2
E
KⅠ2
13
撕开型裂纹(Ⅲ型):在平行于裂纹面 而与裂纹前沿线方向平行旳剪应力 作用下,裂纹沿裂纹面撕开扩展.
二.裂纹尖端附近旳应力场.位移场
1.Ⅰ型裂纹 问题旳描述:无限大板,有一长为 2a 旳穿透裂纹,在无限
远处受双向拉应力 旳作用.拟定裂纹尖端附近旳应力
场和位移场.
14
1939年Westergaurd应力函数
3
Griffith研究了如图所示厚度为B旳薄平板。上、下端受 到均匀拉应力作用，将板拉长后，固定两端。由Inglis解得到 因为裂纹存在而释放旳弹性应变能为
U 1 2 a2 2B
E
U 1 a2 2B
E
平面应变 平面应力
4
另一方面，Griffith以为，裂纹扩展形成新旳表面， 需要吸收旳能量为
解析函数性质:任意解析函数旳实部和虚部都是解析旳.
第一章功能材料概论_哈工大版
38
④机械能与其他形式能量的转换。
如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、
压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、 光弹性效应和磁致伸缩效应等。
39
无论哪种功能材料，其能量传递过程或者能量转
换形式所涉及的微观过程都与固体物理和固体化学相 联系。正是这两门基础科学为新兴学科——功能材料 科学的发展奠定了基础，从而也推动了功能材料的研 究和应用。它们把功能材料推进到功能设计的时代。
12
英国人悲哀地说：英国没有硅工业了，
英国从第一流的经济大国变为了第二 流的经济发达国家，而日本却从第二 流的经济发达国家变成了第一流的经 济大国。
13
二、材料的分类
14
1. 按材料的组成分类
金属材料（纯金属、合金）：优良力学性能（强度、塑性）；
可加工性；优异的物理性能。 高分子材料（天然、合成）：密度小；比强度大；绝缘性好； 耐腐蚀；易加工。 无机非金属材料（陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料）： 耐高温；抗腐蚀；高硬度；优良 介电、压电、光学、磁学性能。 复合材料（玻璃钢，碳纤维聚合物，陶瓷基、金属基）：
27
四、功能设计的原理和方法
28
下图为材料显示功能的示意图。
输 入
材 料
输 出
材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料 的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。
29
功能材料按其功能的显示过程又可分为
一次功能材料和二次功能材料。
30
Ａ、一次功能
当向材料输入的能量和从材料输出的能量
8
材料科学的发展过程：P6
发现与使用自然材料 ↓ 合成与设计材料 ↓ 赋予材料生命体功能
9
20 世纪科学技术领域发生了一系列惊人的重大 发现（原子能、航空航天、激光、信息、能源等 领域），它有力地促进了材料的发展，使得材料 在20 世纪中叶，发生了一次“革命性”的飞跃：
第1章 绪论(哈工大飞行器控制课件)
6 DOF
1.1 飞行器简介
• a) b) • a) b) c) 飞行器的特点： 人造的； 离开地面运动，而且具有6个运动自由度。 飞行器的分类(何庆芝)： 航空器：大气层内飞行； 航天器：大气层外飞行； 导弹和火箭：能够自主或半自主地飞向目 标。
1.1.1 航空器
航空器----飞机，特点： a) 气动流形，有较大的翼面和舵面(结构上) b) 飞行速度较低 (1Mach) c) 飞行高度较低 (10km)
1.4 参考书目-1
• [1] 钱杏芳，导弹飞行力学，北京理工大学 出版社，2000 • [2] 邓正隆，惯性技术，哈尔滨工业大学出 版社，2006 • [3] 孟秀云，导弹制导与控制系统原理，北 京理工大学出版社，2003 • [4] 秦永元，惯性导航，科学出版社，2006
1.4 参考书目-2
1.2 飞行器的基本结构
导弹为例： • 整流罩 • 导引头 • 战斗部 • 仪器舱 • 发动机 • 机翼 • 舵面
1.3 课程主要内容-1
制导控制系统基本组成原理：
1.3 课程主要内容-2
惯性器件(陀螺仪、加速度计) 惯性导航原理(平台式、捷联式) 飞行器运动方程组(16个方程式、线性化) 舵系统(电动、液压、气动、直接力) 飞行稳定控制系统(侧向回路、滚转回路) 制导方式(遥控、雷达、红外、电视、激光、 复合) 导引规律(追踪、平行接近、比例)
飞行器制导与控制
1.材料结构分析方法-绪论
材料结构分析方法第一章绪论§1－1 新材料和高技术1、材料科学简介“材料科学”一词是美国学者本世纪50年代末，60年代初提出的，即材料构成一门科学是近30多年的事，但实际上可追溯到古代。
因为材料就是用以制造有用物件的物质，历史上人们把材料的开发和作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等，但在“理性上”认识到材料是一切科学技术发展的物质基础，也是改善人民生活质量所必须的一个重要方面，把它作为一门学科使材料科学能够优先发展，这种自觉行为的出现是近30多年来的事。
材料科学应当包括材料的合成与制备研究、材料的组成与结构的研究、材料的性质研究、材料的应用研究，因此又常称为材料科学与工程学，是多学科交叉的新兴学科，可用图简单表示如下：材料科学发展的灵魂是基础理论，材料科学发展的手段是技术。
化学、物理学、工程学是理论，材料的合成与制备过程、材料组成和结构分析过程、材料的性能测试过程，把材料做成有用器件则是技术。
因此材料科学和技术又密不可分。
这就是常合称为材料科学与工程学的原因。
2．高技术信息与新材料的关系在材料科学和工程技术研究中人们的注意力集中于高技术新材料上。
所谓高技术是指技术本身的水平是“高的”、“先进的”、“新兴的”、“前沿的”，有的甚至是“尖端的”；新材料是指新研制成功和正在研制中的具有优异特性和功能，能满足高技术需要的新型材料，根据其基本成分，新材料可归纳为新金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料四大类；根据材料的性质分为结构材料和功能材料，根据有用途则可分为能源材料、航空航天材料、信息材料和生物医用材料等。
当前人们最为关注的重点新材料有尖电子信息材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、新型金属材料、高性能塑料和超导材料等六类，每类又可分3－50分支，共202个。
国外学者将高技术发展分为技术发明、技术创新和技术扩散三个阶段。
中国学者用高技术的研究开发、高技术的产品生产、高技术的应用扩散三个层次。
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第一篇 材料X射线衍射分析
推测出x射线的波长和晶体中的原子间距数量级相同 劳埃提出晶体可以作为X射线的天然立体衍射光栅 弗里德里克和克尼平实验 1912年劳埃设想被初步证实
CuSO4· 5H2O晶体为光栅， 获得了第一张X射线衍射图 X 射线是波长 很短的电磁波 晶体内部结构 的周期性
23
19
第一篇 材料X射线衍射分析
1895年德国物理学家伦琴发现了 X射线，随后医学界将其 用于诊断和医疗，后来又用于金属材料和机械零件的探伤
1912年德国物理学家劳埃发现了X射线在晶体中的衍射现 象，为物质结构研究提供了一种崭新的方法，后来发展成 为X射线衍射学 1912年英国物理学家布拉格提出了晶面“反射”X射线的 概念，推导出至今被广泛应用的布拉格方程 1914年莫塞来发现特征X射线波长和原子序数有定量的对 应关系（莫塞来定律），这一原理应用于材料成分检测 X射线衍射分析研究内容很广，主要包括相分析、精细结 构研究和晶体取向测定等 20
图1-2 X射线管结构示意图
28
第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱 强度随波长连续变化的谱线称连续X射线谱，见图1-3
图1-3 管电压、管电流和阳极靶原子序数对连续谱的影响 a) 管电压的影响 b) 管电流的影响 c)阳极靶原子序数的影响
29
第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱 由图1-3可见，连续 X 射线谱的特点是，X 射线的波长存 在最小值SWL，其强度在m处有最大值 当管电压U 升高时，各波长X射线的强度均提高，短波限 SWL和强度最大值对应的波长m减小 当管电流 i 增大时，各波长X射线的强度均提高，但SWL 和m保持不变 随阳极靶材的原子序数Z 增大，连续X射线谱的强度提高， 但SWL和m保持不变
17
绪
论
本课程的特点：以分析仪器和实验技术为基础 本课程的内容主要包括：X射线衍射仪、电子显微镜等分 析仪器的结构与工作原理、及与此相关的材料微观组织结 构和微区成分的分析方法原理及其应用
本课程的意义在于：通过材料微观组织结构和微区成分分 析，揭示材料组织结构与性能的关系，即组织是性能的内 在根据，性能是组织的对外表现；确定材料加工工艺和组 织结构的关系，以实现微观组织结构控制
不能做材料内部的组织结构和微区成分分析
9
绪
2. 化学分析
论
给出平均成分，可以达到很高的精度； 实际上，材料中的成分分布存在不均匀性， 导致微观组织结构的不均匀性， 进而造成材料微观区域性能的不均匀性， 对材料的宏观性能产生影响。
不能给出所含元素的分布
10
绪
论
四、X射线衍射与电子显微镜
1. X射线衍射（XRD, X-Ray Diffraction） XRD是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的 相组成、晶体结构、晶格参数、晶体缺陷（位错等）、 不同结构相的含量以及内应力的方法。
第三节 X射线与物质的相互作用
25
第一节 X射线的性质
X射线是一种波长很短的电磁波 X射线的波长范围为0.01~10nm， 用于衍射分析的X射线波长为 0.05~0.25nm X射线一种横波，由交替变化的 电场和磁场组成 X射线具有波粒二相性，因其波 长较短，其粒子性较为突出，即 可以把X射线看成是一束具有一 定能量的光量子流， E = h = hc/ (1-2) 式中，h是普朗克常数；c是光速； 是X射线的频率， 是X射线的波长
材料分析方法
第3 版
主 参 主 编 编 审 哈尔滨工业大学 周 玉 漆 璿 范 雄 宋晓平 孟庆昌 饶建存 魏大庆 刘文西 崔约贤
获2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖
1
本教材主要内容
绪 论 第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础 第二章 X射线衍射方向
第三章 X射线衍射强度
第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定 第七章 多晶体织构的测定
t-ZrO2
Intensity
ZrSiO4
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Two Theta (degree)
图2 锆英石为主晶相的X射线谱
11
绪
四、X射线衍射与电子显微镜
论
1. X射线衍射（XRD, X-Ray Diffraction） 局限性： 1）不能把形貌观察与晶体结构分析同位地结合（统计信息） 2）X射线聚焦困难，分析的最小区域为毫米数量级 2. 电子显微镜（EM, Electron Microscope）
4
绪
二、显微组织结构的内容
1. 显微化学成分
3J33马氏体时效钢化学成分
合金元素 含量
Elemen t Wt% At%
论
化学分析法
(wt%) Ti 0.72 ABiblioteka 0.22 Cr 0.57 Fe 余量
Ni 17.82
Co 9.26
Mo 4.85
AlK SiK MoL
00.98 36.40 62.62
X射线是电磁波，应具有衍射现象? 两种假说 晶体具有空间点阵结构（规则排列）？
探讨X射线本质的研究基础 1908 年，佩兰解决了准确测定阿伏加德罗常数。 计算晶体中一个原子或分子所占空间体积及粒子间的距离。 1911 年，爱瓦尔德—可见光通过晶体的衍射行为 1911 年，劳埃—光波通过光栅的衍射理论研究
第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础
第二章 X射线衍射方向
第三章 X射线衍射强度 第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定 第七章 多晶体织构的测定
24
第一章 X射线物理学基础
本章主要内容 第一节 X射线的性质
第二节 X射线的产生及X射线谱
利用高能电子束作光源，用磁场作透镜制造的具有高分辨 率和高放大倍时的电子光学显微镜
1）透射电子显微镜（TEM, Transmission Electron Microscope） 2）扫描电子显微镜（SEM，Scanning Electron Microscope）
3）电子探针显微分析（EPMA, Electron probe Micro-Analysis12 ）
30
第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱 连续谱强度分布曲线下的面积即为连续 X 射线谱的总 强度，其取决于X射线管U、i、Z 三个因素 I连 = K1iZU2 式中，K1 是常数。 X射线管仅产生连续谱时的效率 (1-4)
= I连 / iU = K1ZU
可见， X 射线管的管电压越高、阳极靶原子序数越大，X 射 线管的效率越高。因 K1 约(1.1~1.4)10-9，即使采用钨阳极 (Z = 74)、管电压100kV， 1%，效率很低。电子击靶时 大部分能量消耗使靶发热
14
绪
扫描电镜-SEM
论
电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像
SEM常用来观察样品表面形貌（断口形貌等） 分辨率：1nm， 放大倍数：2×105
15
绪
扫描电镜-SEM
论
16
绪
电子探针-EPMA
论
聚焦得很细的电子束打在样品的微观区域， 激发出样品该区域的特征X射线， 分析其X射线的波长和强度 确定样品微观区域的化学成分(定性和定量分析)。 观察微观形貌同时对该微观区域进行化学成分同位分析
2
本教材主要内容
第二篇 材料电子显微分析
第八章 电子光学基础 第九章 透射电子显微镜 第十章 电子衍射 第十一章 晶体薄膜衍衬成像分析
第十二章 高分辨透射电子显微术
第十三章 扫描电子显微镜 第十四章 电子背散射衍射分析技术 第十五章 电子探针显微分析 第十六章 其他显微分析方法
3
绪
一、材料的组织结构与性能
1. 组织结构与性能的关系 微观组织结构
决定
论
性能
（1）不同种类的材料性质不同，
（2）同种材料经不同工艺处理后获得不同的组织，性能不同
2. 微观组织结构控制 成分、结构、加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素， 成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构 进行精确表征是材料研究基本要求，也是实现性能控制前提。
绪
透射电镜-TEM
论
采用透过薄膜样品的电子束成像， 显示样品内部的组织形态和结构， 微区组织和晶体结构同时鉴定。 分辨率：10-1nm，放大倍数：106
非晶
单晶
多晶 13
绪
透射电镜-TEM
论
600 500
Si
100nm
400 300
Al
200
相分析
100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
本课程的基本要求：了解常用的现代分析仪器的基本结构 和工作原理；掌握常用的实验分析方法；能正确选用合适 的分析方法解决实际工作中的问题 18
第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础
第二章 X射线衍射方向
第三章 X射线衍射强度 第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定 第七章 多晶体织构的测定
镍基合金中第二相（GdNi5）粒子在基体中的分布
7
绪
二、显微组织结构的内容
5. 界面 6. 位向关系 7. 夹杂物 8. 内应力
论
母相
母相
透射电镜-位向分 析
新相
8
绪
三、传统分析方法的局限性
论
1. 光学显微镜 （OM）---- 表面形态观察 分辨本领低（约200nm）、放大倍率低（约1000倍）
莫赛来定律