材料力学性能第一章
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③ 各种外界因素通过影响位错运动而影响屈服强度。
第三节 塑性变形
1.3.3 影响屈服强度的因素
影响因素
内在因素
外在因素
金属本性及晶格类型
温度
晶粒大小及亚结构
应变速率
溶质元素
应力状态
第二相
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
——真实应力应变曲线
B b
P
弹性变形部分重合 B在b的左上方
S=σ（ 1+ε） > σ e=ln（1+ε）< ε
产生原因：可能与金属中点缺陷的移动有关。 在仪表和精密机械中，选用重要传感元件的材料时，需要考虑滞弹性问题。
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点 1.3.2 屈服现象和屈服点(屈服强度) 1.3.3 影响屈服强度的因素 1.3.4 应变硬化(形变强化) 1.3.5 缩颈现象和抗拉强度 1.3.6 塑性 1.3.7 静力韧度
屈服机理 研究指出，屈服现象与下述三个因素有关:
① 材料在变形前可动位错密度很小(或虽有大量位错但被钉扎住，如钢 中的位错为杂质原子或第二相质点所订扎)；
② 随塑性变形发生，位错能快速增殖；
③ 位错运动速率与外加应力有强烈依存关系。
•
bv
v
0
m
第三节 塑性变形
1.3.3 影响屈服强度的因素
比例极限 应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值σp。 弹性极限 材料能够完全弹性恢复的最高应力值σe。
比例极限和弹性极限很难实际测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k aa ′段
发生屈服变形。
载荷不增加或反而减少，试样还 继续伸长的现象。 变形量为1%~3%，屈服后，材料 出现明显塑变，表面滑移带。
低合金钢 奥氏体不锈钢
E/105MPa 2.17 1.25 0.72
2.0 1.7~1.9 2.0~2.1 1.9~2.0
合金化、热处理、冷塑性变 形对弹性模量的影响不大。 ？？？
刚度大，则挠度小
第二节 弹性变形
1.2.4 弹性比功
表示金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比功，应变比能。
e
1 2
金属材料一般是多晶体合金，往往具有多相组织，因此，讨论影响 屈服强度的因素，必须注意以下三点：
① 屈服变形是位错增殖和运动的结果，凡影响位错增殖和运动的各种因 素必然要影响屈服强度；
② 实际金属材料的力学行为是由许多晶粒综合作用的结果，因此，要考 虑晶界、相邻晶粒的约束、材料的化学成分以及第二相的影响；
第三节 塑性变形
1.3.2 屈服现象和屈服点（屈服强度）
屈服现象
外力不增加 (保持恒定)试样仍能继续伸 长；或外力增加到一定数值时突然下降， 随后，在外力不增加或上下波动情况下， 试样继续伸长变形的现象。
屈服点
上屈服点σsu
屈服平台
吕德斯带
下屈服点σsl
避免：预加1%~2%变形
第三节 塑性变形
1.3.2 屈服现象和屈服点（屈服强度）
第一节 应力－应变曲线
1.1.2 塑性材料的拉伸性能
P
载
荷
s
(N) pe
b
(MPa)
k
Pp Pk
p k
0
lb
lu
l伸长(mm) 0
lk
b
u
k
（低碳钢的拉伸力-伸长曲线）
（低碳钢的应力-应变曲线）
(%)
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k (%)
0a段 aa ′段 a ′b段 bk段
V=AL
dS n S de e
S dS de
AdL+LdA=0 eB=n
dA dS AS
dA dL de d
AL
1
S dS de
当金属材料的应变硬化指数等于最大真实均匀塑性应变量时，颈缩便会产生。
第三节 塑性变形
1.3.6 塑性
1.塑性与塑性指标 塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久 (塑性) 变形的能力。 金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部
弹性变形阶段 塑性变形阶段
弹性变形：外力去除后变形随之消失，这种变形称为弹性变形。
塑性变形：外力去除后变形不会消失，留下永久性形变，这种 变形称为塑性变形。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k 0a段
发生弹性变形，与脆性材料相似。
p
变形量为0.5%~1%，卸载后变形
消失。
0
(%)
σp和σe哪个大？
(%)
屈服极限 屈服强度，表征金属材料对塑性变形的抗力，用σs表示。
意义
表明金属材料开始发生大规模塑性变形。
屈服强度的测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k a ′b段
发生均匀塑性变形。 形变强化（加工硬化）：屈服 后欲变形必须不断加载，随塑 变增大，变形抗力增大。
(%)
抗拉极限 表征金属材料的极限承载能力，用σb表示。
切变断裂：在切应力作用下，沿滑移面滑移而造成的滑移面分离称为~；属 于韧性断裂。可以发生单滑移断裂、多滑移断裂和孪生断裂。
分为两类： （1）滑断（纯剪切断裂）：纯金属中常发生 （2）微孔聚集型断裂：低碳钢拉伸断裂时杯锥状断口 ，典型韧断。
4. 静压缩性能
第一节 应力－应变曲线
第一节 应力－应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形，不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料：玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的－曲线
断口特征
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E：正弹性模量 G G：切弹性模量 虎克定律
1.4.1 断裂的类型
1. 按照断裂前变形的程度分为韧性断裂和脆性断裂。 韧性断裂：断裂前发生明显的塑性变形，用肉眼或低倍显微镜观察时，断
口呈暗灰色，纤维状。有预兆，一般不发生严重事故。 脆性断裂：是一种突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有
明显的征兆，危害大。断口平齐而光亮，并垂直于外加的正应力 脆性断裂前也发生微量塑性变形，一般规定5%，为脆性断口；
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点
塑性变形方式
主要方式
变形量大滑移√ຫໍສະໝຸດ 孪生√晶界滑动
切应力 一定晶面和晶向 切变过程
切应力 镜面对称关系 切变过程
调整滑移面
变形量小
扩散性蠕变
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点
塑性变形特点
1. 各晶粒变形的不同时性和不均匀性 2. 各晶粒变形的相互协调性
形成平断口，断口平面与轴线垂直。
灰铸铁拉伸试样与断口
第一节 应力－应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形，不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料：玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的－曲线
弹性模量
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E：正弹性模量 G G：切弹性模量 虎克定律
——真实应力应变曲线
直线作图法求n值
S=Ken
lgS=lgK+nlge
n dlgS dlnS e dS dlge dlne S de
dS n S de e
第三节 塑性变形
1.3.5 缩颈现象和抗拉强度
颈缩是应变硬化（物理因素）与截面减小（几何因素）共同作用的结果。
颈缩判据 dF=AdS+SdA=0
1.4.1 断裂的类型 1.4.2 解理断裂 1.4.3 微孔聚集断裂 1.4.4 断裂强度 1.4.5 断裂理论的应用
第四节 金属的断裂
1.4.1 断裂的类型
磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以断裂的危害最大。
1. 韧性断裂与脆性断裂 2. 穿晶断裂与沿晶断裂 3. 纯剪切断裂与微孔聚集型断裂、解理断裂
是度量材料刚度的系数，或表征材料对弹性变形的抗力。 E、G值高，在相同应力下产生弹性变形就越小。
脆性材料力学特征的主要参量：、E 断裂强度低，但抗压强度高。
max k , k e
车床床身受压载荷：E、G值越高，弹性变形越小。 绝大多数都有些塑性。弹变—均匀塑变—脆断
强硬度高、塑性差
高强度钢、高锰钢、铝青铜、锰青铜
5%，为韧性断口。
2. 按照裂纹扩展的途径分为穿晶断裂和沿晶断裂。 穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部扩展， 可以是韧性的，也可是脆性的； 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多属于 脆性的。随温度升高，多数金属都由 穿晶断裂转化为沿晶断裂。
1.4.1 断裂的类型
40Cr钢中间轴的脆性断口
多处裂纹源 断口平齐光亮 人字文或放射花样
分构成。 金属材料常用的塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。
2.塑性的意义和影响因素
虽然金属的塑性指标通常并不能直接用于机件的设计，但塑性大小能反 映材料冶金质量的好坏，故可用以评定材料质量。
金属材料的塑性常与其强度性能有关。
第三节 塑性变形
1.3.6 塑性
断后伸长率:
断后伸长率是试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比，用δ表示
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
——真实应力应变曲线
B b
P
PB段：Hollomon
S=Ken
K—强度系数 n—应变硬化指数，反映金属材料 抵抗均匀塑性变形的能力。
金属材料的n值越大，则加工成的机件 在服役时承受偶然过载的能力也就越大。
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
m ′0 为总变形量，其中弹性变形量和塑性变形量各为哪段？
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k bk段
发生不均匀塑性变形。
k
0 (%)
断裂极限 表征金属材料抵抗断裂能力，用σk表示。
实际断裂强度：Sk
颈缩
材料可能发生的局部截面缩减的现象。 材料的承载能力下降。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
e
e
2 e
2E
弹性极限→屈服强度
韧性
表示金属材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大功。
吸收功→储备能量 ？？？
储能 减震
恒力碟簧支吊架
第二节 弹性变形
1.2.5 滞弹性
（1）突然加载OA，产生瞬时应变Oa 而后产生附加应变Ah （2）快速卸载Be，产生瞬时应变He 而后产生附加应变eO
滞弹性
在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
L1 L0 100% L0
式中
L0 ——试样原始标距长度 ; L1 ——试样断裂后的标距长度。
断面收缩率:
断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截 面积的百分比，用符号ψ表示
A0 A1 100% A0
式中
A0 ——试样原始横截面积; A1 ——缩颈处最小横截面积。
第四节 金属的断裂
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质
你
总结 弹性变形特点：
1. 可逆性：卸载后变形消失 2. 单值性：应力应变一一对应
胆
3. 变形性小：0.5%~1%
小
1.2.1 弹性变形及其实质 物理本质 晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
r0 r1
F A
Ar02
r2
r4
F=Fmax时，克服引力，拉开两个原子，此为弹性下的断裂——理论正断强度 但是，通常拉开n分之一个原子间距就发生了塑性变形——塑性变形机理取代弹性变形
a a′
小结
k
现象：
屈服
加工硬化
颈缩
p k
性能指标： 0
(%)
屈强比低，材料塑性好；
屈强比
屈强比高，材料抗变形能力好。 σs/ σb
比例极限 弹性极限 屈服强度 抗拉强度 断裂强度
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质 1.2.2 胡克定律 1.2.3 弹性模量与刚度 1.2.4 弹性比功 1.2.5 滞弹性
第二节 弹性变形
1.2.2 胡克定律
(一)
简单应力状态的胡克定律
1．单向拉伸
y
y
E
x z y
2．剪切和扭转
G
y
E
（1-1） （1-2）
3．E、G的关系
G E
2(1 )
（1-3）
(二) 广义胡克定律
1
1 E
[
1
( 2
3 )]
2
1 E
[
2
( 3
1)]
3
1 E
[
3
( 1
2 )]
（1-4）
第二节 弹性变形
1.2.3 弹性模量与刚度
弹性模量
刚度 工程上的弹性模量
当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力， 即弹性模量是产生100％弹性变形所需的应力。这个定义 对金属而言是没有任何意义的，因为金属材料所能产生 的弹性变形量是很小的。
金属材料 铁 铜 铝
铁及低碳钢 铸铁
穿晶断裂 沿晶断裂
1.4.1 断裂的类型
3. 按照晶体学特征分为解理断裂和切变断裂。
解理断裂：在正应力作用下产生的穿晶断裂，通常断裂面是严格沿一定的 晶面（即解理面）而分离；通常解理断裂总是脆性断裂，但脆 性断裂不一定是解理断裂。 bcc和hcp金属与合金在低温冲击载荷作用下能促使~，fcc金属一 般不发生~，
第一部分 金属的变形
应力-应变曲线单向静载荷
蠕 变
疲
弹性变形 其他静载荷
变
劳 塑性变形
断
断裂基础
摩 擦 磨
力学行为
裂
形应 力
腐
损
蚀
冲击载荷
第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
静载荷:温度、应力状态和加载速率都固定不变。 动载荷:冲击载荷、循环载荷等。
1. 静拉伸性能
静 载
2. 静扭转性能
荷
3. 静弯曲性能
第三节 塑性变形
1.3.3 影响屈服强度的因素
影响因素
内在因素
外在因素
金属本性及晶格类型
温度
晶粒大小及亚结构
应变速率
溶质元素
应力状态
第二相
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
——真实应力应变曲线
B b
P
弹性变形部分重合 B在b的左上方
S=σ（ 1+ε） > σ e=ln（1+ε）< ε
产生原因：可能与金属中点缺陷的移动有关。 在仪表和精密机械中，选用重要传感元件的材料时，需要考虑滞弹性问题。
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点 1.3.2 屈服现象和屈服点(屈服强度) 1.3.3 影响屈服强度的因素 1.3.4 应变硬化(形变强化) 1.3.5 缩颈现象和抗拉强度 1.3.6 塑性 1.3.7 静力韧度
屈服机理 研究指出，屈服现象与下述三个因素有关:
① 材料在变形前可动位错密度很小(或虽有大量位错但被钉扎住，如钢 中的位错为杂质原子或第二相质点所订扎)；
② 随塑性变形发生，位错能快速增殖；
③ 位错运动速率与外加应力有强烈依存关系。
•
bv
v
0
m
第三节 塑性变形
1.3.3 影响屈服强度的因素
比例极限 应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值σp。 弹性极限 材料能够完全弹性恢复的最高应力值σe。
比例极限和弹性极限很难实际测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k aa ′段
发生屈服变形。
载荷不增加或反而减少，试样还 继续伸长的现象。 变形量为1%~3%，屈服后，材料 出现明显塑变，表面滑移带。
低合金钢 奥氏体不锈钢
E/105MPa 2.17 1.25 0.72
2.0 1.7~1.9 2.0~2.1 1.9~2.0
合金化、热处理、冷塑性变 形对弹性模量的影响不大。 ？？？
刚度大，则挠度小
第二节 弹性变形
1.2.4 弹性比功
表示金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比功，应变比能。
e
1 2
金属材料一般是多晶体合金，往往具有多相组织，因此，讨论影响 屈服强度的因素，必须注意以下三点：
① 屈服变形是位错增殖和运动的结果，凡影响位错增殖和运动的各种因 素必然要影响屈服强度；
② 实际金属材料的力学行为是由许多晶粒综合作用的结果，因此，要考 虑晶界、相邻晶粒的约束、材料的化学成分以及第二相的影响；
第三节 塑性变形
1.3.2 屈服现象和屈服点（屈服强度）
屈服现象
外力不增加 (保持恒定)试样仍能继续伸 长；或外力增加到一定数值时突然下降， 随后，在外力不增加或上下波动情况下， 试样继续伸长变形的现象。
屈服点
上屈服点σsu
屈服平台
吕德斯带
下屈服点σsl
避免：预加1%~2%变形
第三节 塑性变形
1.3.2 屈服现象和屈服点（屈服强度）
第一节 应力－应变曲线
1.1.2 塑性材料的拉伸性能
P
载
荷
s
(N) pe
b
(MPa)
k
Pp Pk
p k
0
lb
lu
l伸长(mm) 0
lk
b
u
k
（低碳钢的拉伸力-伸长曲线）
（低碳钢的应力-应变曲线）
(%)
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k (%)
0a段 aa ′段 a ′b段 bk段
V=AL
dS n S de e
S dS de
AdL+LdA=0 eB=n
dA dS AS
dA dL de d
AL
1
S dS de
当金属材料的应变硬化指数等于最大真实均匀塑性应变量时，颈缩便会产生。
第三节 塑性变形
1.3.6 塑性
1.塑性与塑性指标 塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久 (塑性) 变形的能力。 金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部
弹性变形阶段 塑性变形阶段
弹性变形：外力去除后变形随之消失，这种变形称为弹性变形。
塑性变形：外力去除后变形不会消失，留下永久性形变，这种 变形称为塑性变形。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k 0a段
发生弹性变形，与脆性材料相似。
p
变形量为0.5%~1%，卸载后变形
消失。
0
(%)
σp和σe哪个大？
(%)
屈服极限 屈服强度，表征金属材料对塑性变形的抗力，用σs表示。
意义
表明金属材料开始发生大规模塑性变形。
屈服强度的测量
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
0
k a ′b段
发生均匀塑性变形。 形变强化（加工硬化）：屈服 后欲变形必须不断加载，随塑 变增大，变形抗力增大。
(%)
抗拉极限 表征金属材料的极限承载能力，用σb表示。
切变断裂：在切应力作用下，沿滑移面滑移而造成的滑移面分离称为~；属 于韧性断裂。可以发生单滑移断裂、多滑移断裂和孪生断裂。
分为两类： （1）滑断（纯剪切断裂）：纯金属中常发生 （2）微孔聚集型断裂：低碳钢拉伸断裂时杯锥状断口 ，典型韧断。
4. 静压缩性能
第一节 应力－应变曲线
第一节 应力－应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形，不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料：玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的－曲线
断口特征
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E：正弹性模量 G G：切弹性模量 虎克定律
1.4.1 断裂的类型
1. 按照断裂前变形的程度分为韧性断裂和脆性断裂。 韧性断裂：断裂前发生明显的塑性变形，用肉眼或低倍显微镜观察时，断
口呈暗灰色，纤维状。有预兆，一般不发生严重事故。 脆性断裂：是一种突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有
明显的征兆，危害大。断口平齐而光亮，并垂直于外加的正应力 脆性断裂前也发生微量塑性变形，一般规定5%，为脆性断口；
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点
塑性变形方式
主要方式
变形量大滑移√ຫໍສະໝຸດ 孪生√晶界滑动
切应力 一定晶面和晶向 切变过程
切应力 镜面对称关系 切变过程
调整滑移面
变形量小
扩散性蠕变
第三节 塑性变形
1.3.1 塑性变形方式及特点
塑性变形特点
1. 各晶粒变形的不同时性和不均匀性 2. 各晶粒变形的相互协调性
形成平断口，断口平面与轴线垂直。
灰铸铁拉伸试样与断口
第一节 应力－应变曲线
1.1.1 脆性材料的拉伸性能
在拉伸时只产生弹性变形，不产生或产生微量的塑性变形
强度高、塑性差的材料：玻璃、陶瓷、高强钢、铸铁
材料完全脆性 的－曲线
弹性模量
弹性变形阶段 应力-应变成正比
E E：正弹性模量 G G：切弹性模量 虎克定律
——真实应力应变曲线
直线作图法求n值
S=Ken
lgS=lgK+nlge
n dlgS dlnS e dS dlge dlne S de
dS n S de e
第三节 塑性变形
1.3.5 缩颈现象和抗拉强度
颈缩是应变硬化（物理因素）与截面减小（几何因素）共同作用的结果。
颈缩判据 dF=AdS+SdA=0
1.4.1 断裂的类型 1.4.2 解理断裂 1.4.3 微孔聚集断裂 1.4.4 断裂强度 1.4.5 断裂理论的应用
第四节 金属的断裂
1.4.1 断裂的类型
磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以断裂的危害最大。
1. 韧性断裂与脆性断裂 2. 穿晶断裂与沿晶断裂 3. 纯剪切断裂与微孔聚集型断裂、解理断裂
是度量材料刚度的系数，或表征材料对弹性变形的抗力。 E、G值高，在相同应力下产生弹性变形就越小。
脆性材料力学特征的主要参量：、E 断裂强度低，但抗压强度高。
max k , k e
车床床身受压载荷：E、G值越高，弹性变形越小。 绝大多数都有些塑性。弹变—均匀塑变—脆断
强硬度高、塑性差
高强度钢、高锰钢、铝青铜、锰青铜
5%，为韧性断口。
2. 按照裂纹扩展的途径分为穿晶断裂和沿晶断裂。 穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部扩展， 可以是韧性的，也可是脆性的； 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多属于 脆性的。随温度升高，多数金属都由 穿晶断裂转化为沿晶断裂。
1.4.1 断裂的类型
40Cr钢中间轴的脆性断口
多处裂纹源 断口平齐光亮 人字文或放射花样
分构成。 金属材料常用的塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。
2.塑性的意义和影响因素
虽然金属的塑性指标通常并不能直接用于机件的设计，但塑性大小能反 映材料冶金质量的好坏，故可用以评定材料质量。
金属材料的塑性常与其强度性能有关。
第三节 塑性变形
1.3.6 塑性
断后伸长率:
断后伸长率是试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比，用δ表示
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
——真实应力应变曲线
B b
P
PB段：Hollomon
S=Ken
K—强度系数 n—应变硬化指数，反映金属材料 抵抗均匀塑性变形的能力。
金属材料的n值越大，则加工成的机件 在服役时承受偶然过载的能力也就越大。
第三节 塑性变形
1.3.4 应变硬化（形变强化）
m ′0 为总变形量，其中弹性变形量和塑性变形量各为哪段？
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
a a′
k bk段
发生不均匀塑性变形。
k
0 (%)
断裂极限 表征金属材料抵抗断裂能力，用σk表示。
实际断裂强度：Sk
颈缩
材料可能发生的局部截面缩减的现象。 材料的承载能力下降。
低碳钢的应力-应变曲线
b
(MPa)
e
e
2 e
2E
弹性极限→屈服强度
韧性
表示金属材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大功。
吸收功→储备能量 ？？？
储能 减震
恒力碟簧支吊架
第二节 弹性变形
1.2.5 滞弹性
（1）突然加载OA，产生瞬时应变Oa 而后产生附加应变Ah （2）快速卸载Be，产生瞬时应变He 而后产生附加应变eO
滞弹性
在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
L1 L0 100% L0
式中
L0 ——试样原始标距长度 ; L1 ——试样断裂后的标距长度。
断面收缩率:
断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截 面积的百分比，用符号ψ表示
A0 A1 100% A0
式中
A0 ——试样原始横截面积; A1 ——缩颈处最小横截面积。
第四节 金属的断裂
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质
你
总结 弹性变形特点：
1. 可逆性：卸载后变形消失 2. 单值性：应力应变一一对应
胆
3. 变形性小：0.5%~1%
小
1.2.1 弹性变形及其实质 物理本质 晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
r0 r1
F A
Ar02
r2
r4
F=Fmax时，克服引力，拉开两个原子，此为弹性下的断裂——理论正断强度 但是，通常拉开n分之一个原子间距就发生了塑性变形——塑性变形机理取代弹性变形
a a′
小结
k
现象：
屈服
加工硬化
颈缩
p k
性能指标： 0
(%)
屈强比低，材料塑性好；
屈强比
屈强比高，材料抗变形能力好。 σs/ σb
比例极限 弹性极限 屈服强度 抗拉强度 断裂强度
第二节 弹性变形
1.2.1 弹性变形及其实质 1.2.2 胡克定律 1.2.3 弹性模量与刚度 1.2.4 弹性比功 1.2.5 滞弹性
第二节 弹性变形
1.2.2 胡克定律
(一)
简单应力状态的胡克定律
1．单向拉伸
y
y
E
x z y
2．剪切和扭转
G
y
E
（1-1） （1-2）
3．E、G的关系
G E
2(1 )
（1-3）
(二) 广义胡克定律
1
1 E
[
1
( 2
3 )]
2
1 E
[
2
( 3
1)]
3
1 E
[
3
( 1
2 )]
（1-4）
第二节 弹性变形
1.2.3 弹性模量与刚度
弹性模量
刚度 工程上的弹性模量
当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力， 即弹性模量是产生100％弹性变形所需的应力。这个定义 对金属而言是没有任何意义的，因为金属材料所能产生 的弹性变形量是很小的。
金属材料 铁 铜 铝
铁及低碳钢 铸铁
穿晶断裂 沿晶断裂
1.4.1 断裂的类型
3. 按照晶体学特征分为解理断裂和切变断裂。
解理断裂：在正应力作用下产生的穿晶断裂，通常断裂面是严格沿一定的 晶面（即解理面）而分离；通常解理断裂总是脆性断裂，但脆 性断裂不一定是解理断裂。 bcc和hcp金属与合金在低温冲击载荷作用下能促使~，fcc金属一 般不发生~，
第一部分 金属的变形
应力-应变曲线单向静载荷
蠕 变
疲
弹性变形 其他静载荷
变
劳 塑性变形
断
断裂基础
摩 擦 磨
力学行为
裂
形应 力
腐
损
蚀
冲击载荷
第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
静载荷:温度、应力状态和加载速率都固定不变。 动载荷:冲击载荷、循环载荷等。
1. 静拉伸性能
静 载
2. 静扭转性能
荷
3. 静弯曲性能