第二章弹性变形与塑性变形材料的力学性能PPT课件

6）弹性模量的各向异性
单晶：最大值与最小值相 差可达四倍。
多晶：介于单晶最大值与 最小值之间
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2.3 弹性极限与弹性比功
1、条件比例极限 p ： 规定非比例伸长应力。
2、条件弹性极限 e ： 规定残余伸长应力。
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3、弹性比功 We（弹性应变能密度） 材料开始塑性变形前单位体积 所能吸收的弹性变形功。
z z z
z x x z
z y y z
x y y x x x
正应力： x 、 y 、 z 正应变： x 、 y 、 z 切应力：x y 、 y z 、 z x 切应变：x y 、 y z 、 z x
y y
y
x
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4、广义虎克定律
x = [ x - ( y + z ) ] / E y = [ y - ( z + x ) ] / E z = [ z - ( x + y ) ] / E x y = x y / G y z = y z / G z x = z x / G
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4、包申格效应
产生了少量塑性变形的材料，再同向加载 则弹性极限与屈服强度升高；反向加载则弹性 极限与屈服强度降低的现象。
1
2´
30.1
24.0
0
4
8.5
e
17.8
2
28.7
3
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2.5 塑性变形
1、单晶体塑性变形的主要方式 滑移和孪生
2、多晶体塑性变形的特征 1）塑性变形的非同时性和非均匀性
(2–3)
单向拉伸时： x = x / E ， y = z = - / E
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5、影响弹性模量的因素 1）原子半径： E = k / r m m>1
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2）合金元素： 影响不大。 3）温 度： 影响原子半径。 4）加载速率： 影响小。 5）冷变形： E 值略降低。
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材料受力造成：
弹塑性变形 断裂
弹性变形
ｅ
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2.1 引言
➢ 弹性变形涉及构件刚度——构件抵抗弹 性变形的能力。与两个因素相关： 构件的几何尺寸 材料弹性模量
➢ 塑性变形的不同工程要求： 加过程工中降低塑变抗力 服役过程中提高塑变抗力
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➢ 弹性与塑性在工程上的应用准则：
服役中构件的应力不能超过弹性极 限或屈服强度，加工中的材料应降低弹 性极限或屈服强度。
B、位错交互作用阻力
Gb 2 15
剧烈冷变形位错密度增加4-5个数量级 ----形变强化！
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C、晶界阻力----Hall—Petch公式：
s 0 kd
216
细晶强化
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D、固溶强化
溶质原子与位错的： ➢弹性交互作用 ➢电化学作用 ➢化学作用 ➢几何作用 ➢间隙固溶体的强化效果比置换固溶体的大！
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
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e
We = e e e / 2 = e2 / (2E)
0
ee
e
制造弹簧的材料要求高的弹性 比功：（ e 大 ，E 小）
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2.4 弹性不完善性
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1、弹性后效
瞬间加载------正弹性后效
瞬间卸载------负弹性后效
e
e
1
e1
e1
e2
e1
0
t0
t0
e2 e2 t
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2.6 屈服强度
1、物理屈服现象（非连续形变强化）
P
FD C
A
应变时效
0 BE
L
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2、屈服现象的解释
柯氏气团概念：
溶质原子、杂质、位错和外力的交互作用
位错增值理论： έ = b = ( /0 )m
材料塑性应变速率έ、可动位错密度 、位错运动 速率 、柏氏矢量b 、滑移面上切应力 、位错产 生单位滑移速度所需应力0 、应力敏感系数m
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2、形变强化容量： b 3、形变强化技术意义
变形均匀化 抗偶然过载能力 生产上强化材料的重要手段
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
2、弹性滞后
------ 非瞬间加载条件下的弹性后效。
加载和卸载时的应力应变曲线不重合 形成一封闭回线 ------ 弹性滞后环
0
e
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e
3、内耗 Q-1
------ 弹性滞后使加载时材料吸收 的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性 变形能，即部分能量被材料吸收。 （弹性滞后环的面积）
工程上对材料内耗应加以考虑
➢材料表面优先 ➢与切应力取向最佳的滑移系优先
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2）各晶粒塑性变形的相互制约与协调
晶粒间塑性变形的相互制约 晶粒间塑性变形的相互协调 晶粒内不同滑移系滑移的相互协调
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3、形变织构和各向异性
形变
晶面转动
形变织构
各向异性 （轧制方向有较高的强度和塑性）
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2.2 弹性变形
1、弹性变形的物理本质 外力(F)与原子间引力(a / r m)、斥力(b / r n)
的平衡过程。
FfFab0 nm rm rn
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2、弹性常数 E = 2 (1+ )G
E： 正弹性模量（杨氏摸量） ：柏松比 G：切弹性模量
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3、固体中一点的应力应变状态
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3、屈服强度和条件屈服强度 s
0.2 0.01 0.001 0.5
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4、提高屈服强度的途径
金属的屈服强度与使位错开动的临 界分切应力相关，其值由位错运动的所 受的各种阻力决定。
A、点阵阻力 ： 派—纳力
pn1 2 G ex p 2 b W
213
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E、第二项强化
聚合型：局部塑性约束导强化 弥散型：质点周围形成应力场对位错
运动产生阻碍----位错弯曲
Gb
2r
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2.7 形变强化 1、形变强化指数： n
Hollomon方程： S = K pn
描述了产生塑性变形后的真应力 ~ 应变曲线
材料的 n值与屈服强度近似成反比 如低碳钢和低合金高强度钢：n =70/s