第二章 材料的变形——弹性变形
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
材料弹性变形的本质 :概括说来,都是构成材料
的原子(离子)或分子自平衡位置产生可逆位移的 反映.
金属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点 的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小 位移;
橡胶类材料则是呈卷曲状的分子链在力的作用下通ห้องสมุดไป่ตู้过链段的运动沿受力方向产生的伸展.
弹性变形微观过程的双原子模型
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,称为滞弹性。
Ⅲ 产生原因
金属产生滞弹性的原因可能与晶体中点缺陷的移 动有关。
例如,α-Fe中的C原子处于八面体空隙及等效位 置上,施加Z轴向拉应力后,x、y轴上的碳原子就 会向Z轴方向扩散迁移,使Z轴方向继续伸长变形, 于是就产生了附加弹性变形。因扩散移动需要时 间,故附加应变为滞弹性应变.卸载后Z轴多余 的碳原子又会扩散回到原来的x、y轴上,使滞弹 性应变消失。
✓ 工程中的材料一般近似用理想弹性来处理进行分析。 ✓ 但是当材料的非理想弹性特征明显时,必须加以考虑。
——滞弹性、伪弹性及包申格效应
1、滞弹性(弹性后效)
理想的弹性体其弹性变形速度很快,相当于 声音在弹性体中的传播速度。因此,加载时 可认为变形立即达到应力-应变曲线上的相 应值,卸载时也立即恢复原状。即应力与应 变始终保持同步。
Ⅳ 弹性滞后环
如果理想弹性行为,则应力-应变曲线的加载段与卸 载段重合,应力-应变为单值关系。加载时储存的弹 性能在卸载时完全释放。即变形过程没有能量损耗!
在弹性范围内,骤然加载和卸载的开始阶段,应变总 要落后于应力,不同步。因此,其结果必然会使得加 载线和卸载线不重合,而形成一个闭合的滞后回线, 这个回线称为弹性滞后环。
程度,是表征晶体中原子间结合力强弱的物 理量。 所以,弹性模量是组织不敏感参数。
影响因素:回顾上一章内容
二、弹性模量
键合方式: ➢ 共价键结合的材料弹性模量最高,所以像
SiC等陶瓷材料和碳纤维的符合材料有很高 的弹性模量。
➢ 金属键有较强的键力,材料容易塑性变形, 弹性模量适中。靠分子键结合的高分子,由 于分子键弱,弹性模量最低。 弹性模量与熔点成正比,越是难熔的材 料其弹性模量也越高。
伪弹性是相变造成的,不遵从胡克定律。
伪弹性变形的量级大约在60%左右,大大超过正常弹性变形.
图1-15为伪弹性材料的应力一应变曲线示意图。
母相→M
CD段:M弹性变形 GH段:母相的恢复弹性变形
M→母相
母相→M
CD段:M弹性变形 GH段:母相的恢复弹性变形
M→母相
AB段为常规弹性变形阶段,为应力诱发马氏体相变开始的应力, C点处马氏体相变结束, CD段为马氏体的弹性应变阶段. 在CD段卸载,马氏体作弹性恢复,表示开始逆向相变的应力 F点开始马氏体逆转变,马氏体相变回原来的组织 到G点完全恢复初始组织 GH为初始组织的弹性恢复阶段,恢复到初始组织状态,没有任何
因此选用材料时需要考虑滞弹性问题.
Ⅵ 影响因素
✓ 滞弹性在金属材料中表现得比较明显。 ✓ 高分子材料中滞弹性表现为粘弹性,此时高分子材料的力学
性能都与时间有关,其应变不再是应力的单值函数。
弹性后效速率和滞弹性应变量与材料成分、组织及试 验条件有关
➢ 材料组织越不均匀,滞弹性越明显.钢经淬火或塑性变形后,由 于增加了组织不均匀性,滞弹性倾向加大.
➢ 温度升高,滞弹性倾向增大。 ➢ 加载状态的切应力分量越大,滞弹性越大。在没有切应力的多向
压应力作用下,完全看不到滞弹性。
消除的办法 长时间的回火
2、伪弹性
伪弹性:是指在一定的温度条件下,当应力达到一 定水平后金属或合金将产生应力诱发马氏体相变, 伴随产生大幅度的尺寸变化;当应力撤除后,又会 发生逆马氏体相变而使材料的尺寸回复。
注:对于橡胶态的高分子聚合物,则在弹性变形范围内,应力和应变之间不呈线性 关系,且变形量较大.
一、弹性变形及其实质
胡克定律
正应力下:σ=E·ε 切应力下:τ=G·γ
σ、τ分别为正应力和切应力 ε、γ分别为正应变和切应变 E为弹性模量(正弹性模量、杨氏模量) G为切变模量。
一、弹性变形及其实质
图中N1、N2分别为两离子的平衡位置,曲线1为引力,曲线 2为斥力,曲线3为合力
弹性变形微观过程的双原子模型
在离子的平衡位置时合力为零.
当外力对离子作用时,合力曲线的零点位置改 变,离子的位置亦随之作相应的调整,即产生位移, 离子位移的总和在宏观上就表现为材料的变形。
当外力去除后,离子依靠彼此间的作用力又回 到原来的平衡位置,宏观的变形也随之消逝,从而 表现了弹性变形的可逆性。
第二章 材料的变形
引言
材料受力后就要发生变形
外力较小时发生弹性变形 外力较大时发生塑性变形 外力进一步增大时发生断裂
材料经变形后,不仅外形和尺寸发生变化,内 部组织和有关性能也会发生变化,使之处于自 由焓较高的状态。这种状态不稳定,在重新加 热时就会发生回复和再结晶现象。
研究材料的变形规律及其微观机制具有十分重 要的理论和实际意义!
滞后环的应用:
消振性:由于灰铸铁的循环韧性大,是很好的消振材 料,所以常用作机床床身和动力机器的底座、支架以 达到机器稳定运转的目的。汽轮机叶面除了考虑耐热 和不锈的性能之外,也由于12%Cr的铬钢有良好的 消振性能,可以减小叶片材料自身振动和外载荷下的 振动引起的共振,从而避免因共振造成叶片断裂。
瓷材料高出大约1倍。高温下,希望用陶瓷材料替 代金属。
弹性模量的测量
引伸计(extensometer) 是测量构件及 其他物体两点之间线变形的一种仪器,通常 由传感器、放大器和记录器三部分组成。传 感器直接和被测构件接触。构件上被测的两 点之间的距离为标距,标距的变化(伸长或缩 短)为线变形。构件变形,传感器随着变形, 并把这种变形转换为机械、光、电、声等信 息,放大器将传感器输出的微小信号放大。 记录器(或读数器)将放大后的信号直接显 示或自动记录下来。
弹性模量与切变模量之间关系为:
G E
2(1 )
式中,ν为材料泊松比,表示侧向收缩能力。一般
金属材料的泊松比在0.25~0.35之间,高分子材料则
相对大些。
y x
横向正应变与受力方向上正应变之比
广义胡克定律
晶体的特征之一即各向异性,各个方向的弹性模量 不同。在三轴应力作用下各向异性弹性体的应力应 变关系,可以用广义胡克定律表示。
广义胡克定律
C:弹性系数 刚性系数
S:柔度系数
• 对称性要求,Cij=Cji,Sij=Sji。刚度系数和柔度系数减少为21个。 • 由于晶体存在对称性,独立的弹性系数将进一步减少,对称性越高, 系数越少。
➢立方晶系对称性最高,只有3个独立弹性系数
➢六方晶系5个,正交晶系9个。
一、弹性变形及其实质
但是,实际中,材料有应变落后于应力的现 象,这种现象叫做滞弹性或者弹性后效。
多数金属材料,如果不是在微应变范围内精密测量, 其滞弹性不十分明显,而少量金属特别像铸铁、高铬 不锈钢则有明显的滞弹性。
Ⅰ.正弹性后效
滞弹性的材料其应力一应变 曲线与时间的关系如图所示。 ➢当突然施加一应力于拉伸试样 时,试样立即沿OA线产生瞬时应 变Oa。 ➢如在σ0保持一段时间(A-B, 应力不变),应变aH会逐渐产生。
残留变形. 形状记忆合金就是利用了这一原理.
3、包申格效应
包申格(Bauschinger)效应:
是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形(残余 应变小于4%),而后再同向加载则弹性极限增加,反 向σ 加载,弹性极限降低的现象.
在正常状态下,晶格中的离 子能保持在其平衡位置仅作 微小的热振动,这是受离子 之间的相互作用力控制的结 果.一般认为,这种作用力 分为引力和斥力,引力是由 正离子和自由电子间的库仑 力所产生,而斥力是由离子 之间因电子壳层产生应变所 致.引力和斥力都是离子间 距的函数。
引力
斥力
离子互相作用时的受力模型
需要说明的是,根据上述模型导出的离子间相互 作用力与离子间弹性位移的关系并非虎克定律所说 的直线关系,而是抛物线关系.其合力的最大值为 F服m离ax子,间如的果引外力加而拉使应它力们大分于离Fm。ax,就意味着可以克
弹性变形微观过程的双原子模型
因断此裂,抗F力m,ax此就时是相材应料的在离弹子性弹状性态变下形的量理论 εmax可达 25%。
Ⅳ 弹性滞后环
➢加载时,试样储存的变形 功为OABH, ➢卸载时释放的弹性变形能 为BeaH, ➢BeaH>OABH
➢加载与卸载的过程中,试样吸收的弹性能为OABe ——内耗(内摩擦)
滞后环的面积:环面积的大小表示被金属吸收的变形功的大小。
如果所加载荷不是单向的循环载荷,而是交变的 循环载荷,并且加载速度比较缓慢,弹性后效现 象来得及表现时,则可得到两个对称的弹性滞后 环(图a)。如果加载速度比较快,弹性后效来 不及表现时,则得到如图(b)和(c)的弹性滞 后环。
这种加载时应变落后于应力而与时间有关的滞弹性(aH) 称为正弹性后效或弹性蠕变
(所谓蠕变,是指变形随时间的延长而变化的现象).
Ⅱ.反弹性后效
在B点卸载时,当应力从 σ0下降为零时,应变eH部分 立即消逝掉,但是未回复到 原始长度。剩余应变eo是在 卸载后随着时间逐渐去除的, 我们把卸载时应变落后于应 力的现象也称为反弹性后 效.
二、弹性模量
合金化、热处理、冷塑性变形:对弹性模量的影响 不大,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的 力学性能指标,外在因素的变化对它的影响也比较 小。
晶体结构:对各向异性晶体,沿原子密排面E较大。 化学成分与微观组织:对金属材料,变化很小。 温度:金属的弹性模量随温度升高的下降速度比陶
弹性变形阶段
弹性变形及其实质
弹性模量(已讲)
弹性的不 完 整 性
粘 弹
性
一、弹性变形及其实质
前已叙及,在单向拉伸过程中,绝大部分固体材料都首 先产生弹性变形,外力去除后,变形消失而恢复原状。
弹性变形的主要特点————可逆性变形
对于金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物在弹 性变形范围内,应力和应变之间都具有以下特 征: 1、弹性变形量较小(ε<0.5~1%) 2、单值线性关系——即胡克定律
三、弹性的不完整性
通常,人们把材料受载后产生一定的变形, 而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来 的状态的性质称为材料的弹性。根据材料在 弹性变形过程中应力和应变的响应特点,弹 性可以分为
理想弹性(完全弹性) 非理想弹性(弹性不完整性)
三、弹性的不完整性
对于理想弹性,在外力作用下,应力和应变服从虎克 定律,并同时满足3个条件,即: (1)应变对于应力是线性关系; (2)应力和应变同相位(瞬时性); (3)应变是应力的单值函数(唯一性). 实际上,绝大多数固体材料的弹性行为很难同时满 足上述所有条件,一般都表现出非理想弹性性质
实际上,因为在工程应用的材料中,不可避 免地存在着各种缺陷、杂质、气孔或微裂纹, 因而实际断裂抗力远远小于Fmax,材料就发 生了断裂或产生了塑性变形.实际材料的弹 性变形只相当于合力曲线的起始阶段,因此 虎克定律所表示的外力和位移的线性关系是 近似正确的。且变形量很小。
二、弹性模量
从原子本质上来看 弹性模量代表着使原子离开平衡位置的难易
材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力,又 称之为阻尼或者循环韧性。
滞后环的应用:
环的面积代表材料以不可逆方式吸收能量 (即内耗)而不破坏的能力。也可理解为材 料靠自身来消除机械振动的能力(即消振性 的好坏)。
对工程上一些产生振动的零件很重要,可以 减小振动,使振幅很快衰减下来。所以滞后 环在生产上是一个重要的机械性能指标,具 有很重要的意义。
乐器:对追求音响效果的元件音叉、簧片、钟等,希 望声音持久不衰,即振动的持续时间长久,则必须使 循环韧性尽可能小。
Ⅴ危害
材料的滞弹性对仪器仪表和精密机械中的重要 传感元件的测量精度有很大影响。 如精密仪表中的弹簧、油压表或者气压表的测 力弹簧,要求弹簧薄膜的弹性变形能够灵敏的 反映出油压或气压的变化,因此不允许材料有 显著的滞弹性。
的原子(离子)或分子自平衡位置产生可逆位移的 反映.
金属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点 的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小 位移;
橡胶类材料则是呈卷曲状的分子链在力的作用下通ห้องสมุดไป่ตู้过链段的运动沿受力方向产生的伸展.
弹性变形微观过程的双原子模型
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,称为滞弹性。
Ⅲ 产生原因
金属产生滞弹性的原因可能与晶体中点缺陷的移 动有关。
例如,α-Fe中的C原子处于八面体空隙及等效位 置上,施加Z轴向拉应力后,x、y轴上的碳原子就 会向Z轴方向扩散迁移,使Z轴方向继续伸长变形, 于是就产生了附加弹性变形。因扩散移动需要时 间,故附加应变为滞弹性应变.卸载后Z轴多余 的碳原子又会扩散回到原来的x、y轴上,使滞弹 性应变消失。
✓ 工程中的材料一般近似用理想弹性来处理进行分析。 ✓ 但是当材料的非理想弹性特征明显时,必须加以考虑。
——滞弹性、伪弹性及包申格效应
1、滞弹性(弹性后效)
理想的弹性体其弹性变形速度很快,相当于 声音在弹性体中的传播速度。因此,加载时 可认为变形立即达到应力-应变曲线上的相 应值,卸载时也立即恢复原状。即应力与应 变始终保持同步。
Ⅳ 弹性滞后环
如果理想弹性行为,则应力-应变曲线的加载段与卸 载段重合,应力-应变为单值关系。加载时储存的弹 性能在卸载时完全释放。即变形过程没有能量损耗!
在弹性范围内,骤然加载和卸载的开始阶段,应变总 要落后于应力,不同步。因此,其结果必然会使得加 载线和卸载线不重合,而形成一个闭合的滞后回线, 这个回线称为弹性滞后环。
程度,是表征晶体中原子间结合力强弱的物 理量。 所以,弹性模量是组织不敏感参数。
影响因素:回顾上一章内容
二、弹性模量
键合方式: ➢ 共价键结合的材料弹性模量最高,所以像
SiC等陶瓷材料和碳纤维的符合材料有很高 的弹性模量。
➢ 金属键有较强的键力,材料容易塑性变形, 弹性模量适中。靠分子键结合的高分子,由 于分子键弱,弹性模量最低。 弹性模量与熔点成正比,越是难熔的材 料其弹性模量也越高。
伪弹性是相变造成的,不遵从胡克定律。
伪弹性变形的量级大约在60%左右,大大超过正常弹性变形.
图1-15为伪弹性材料的应力一应变曲线示意图。
母相→M
CD段:M弹性变形 GH段:母相的恢复弹性变形
M→母相
母相→M
CD段:M弹性变形 GH段:母相的恢复弹性变形
M→母相
AB段为常规弹性变形阶段,为应力诱发马氏体相变开始的应力, C点处马氏体相变结束, CD段为马氏体的弹性应变阶段. 在CD段卸载,马氏体作弹性恢复,表示开始逆向相变的应力 F点开始马氏体逆转变,马氏体相变回原来的组织 到G点完全恢复初始组织 GH为初始组织的弹性恢复阶段,恢复到初始组织状态,没有任何
因此选用材料时需要考虑滞弹性问题.
Ⅵ 影响因素
✓ 滞弹性在金属材料中表现得比较明显。 ✓ 高分子材料中滞弹性表现为粘弹性,此时高分子材料的力学
性能都与时间有关,其应变不再是应力的单值函数。
弹性后效速率和滞弹性应变量与材料成分、组织及试 验条件有关
➢ 材料组织越不均匀,滞弹性越明显.钢经淬火或塑性变形后,由 于增加了组织不均匀性,滞弹性倾向加大.
➢ 温度升高,滞弹性倾向增大。 ➢ 加载状态的切应力分量越大,滞弹性越大。在没有切应力的多向
压应力作用下,完全看不到滞弹性。
消除的办法 长时间的回火
2、伪弹性
伪弹性:是指在一定的温度条件下,当应力达到一 定水平后金属或合金将产生应力诱发马氏体相变, 伴随产生大幅度的尺寸变化;当应力撤除后,又会 发生逆马氏体相变而使材料的尺寸回复。
注:对于橡胶态的高分子聚合物,则在弹性变形范围内,应力和应变之间不呈线性 关系,且变形量较大.
一、弹性变形及其实质
胡克定律
正应力下:σ=E·ε 切应力下:τ=G·γ
σ、τ分别为正应力和切应力 ε、γ分别为正应变和切应变 E为弹性模量(正弹性模量、杨氏模量) G为切变模量。
一、弹性变形及其实质
图中N1、N2分别为两离子的平衡位置,曲线1为引力,曲线 2为斥力,曲线3为合力
弹性变形微观过程的双原子模型
在离子的平衡位置时合力为零.
当外力对离子作用时,合力曲线的零点位置改 变,离子的位置亦随之作相应的调整,即产生位移, 离子位移的总和在宏观上就表现为材料的变形。
当外力去除后,离子依靠彼此间的作用力又回 到原来的平衡位置,宏观的变形也随之消逝,从而 表现了弹性变形的可逆性。
第二章 材料的变形
引言
材料受力后就要发生变形
外力较小时发生弹性变形 外力较大时发生塑性变形 外力进一步增大时发生断裂
材料经变形后,不仅外形和尺寸发生变化,内 部组织和有关性能也会发生变化,使之处于自 由焓较高的状态。这种状态不稳定,在重新加 热时就会发生回复和再结晶现象。
研究材料的变形规律及其微观机制具有十分重 要的理论和实际意义!
滞后环的应用:
消振性:由于灰铸铁的循环韧性大,是很好的消振材 料,所以常用作机床床身和动力机器的底座、支架以 达到机器稳定运转的目的。汽轮机叶面除了考虑耐热 和不锈的性能之外,也由于12%Cr的铬钢有良好的 消振性能,可以减小叶片材料自身振动和外载荷下的 振动引起的共振,从而避免因共振造成叶片断裂。
瓷材料高出大约1倍。高温下,希望用陶瓷材料替 代金属。
弹性模量的测量
引伸计(extensometer) 是测量构件及 其他物体两点之间线变形的一种仪器,通常 由传感器、放大器和记录器三部分组成。传 感器直接和被测构件接触。构件上被测的两 点之间的距离为标距,标距的变化(伸长或缩 短)为线变形。构件变形,传感器随着变形, 并把这种变形转换为机械、光、电、声等信 息,放大器将传感器输出的微小信号放大。 记录器(或读数器)将放大后的信号直接显 示或自动记录下来。
弹性模量与切变模量之间关系为:
G E
2(1 )
式中,ν为材料泊松比,表示侧向收缩能力。一般
金属材料的泊松比在0.25~0.35之间,高分子材料则
相对大些。
y x
横向正应变与受力方向上正应变之比
广义胡克定律
晶体的特征之一即各向异性,各个方向的弹性模量 不同。在三轴应力作用下各向异性弹性体的应力应 变关系,可以用广义胡克定律表示。
广义胡克定律
C:弹性系数 刚性系数
S:柔度系数
• 对称性要求,Cij=Cji,Sij=Sji。刚度系数和柔度系数减少为21个。 • 由于晶体存在对称性,独立的弹性系数将进一步减少,对称性越高, 系数越少。
➢立方晶系对称性最高,只有3个独立弹性系数
➢六方晶系5个,正交晶系9个。
一、弹性变形及其实质
但是,实际中,材料有应变落后于应力的现 象,这种现象叫做滞弹性或者弹性后效。
多数金属材料,如果不是在微应变范围内精密测量, 其滞弹性不十分明显,而少量金属特别像铸铁、高铬 不锈钢则有明显的滞弹性。
Ⅰ.正弹性后效
滞弹性的材料其应力一应变 曲线与时间的关系如图所示。 ➢当突然施加一应力于拉伸试样 时,试样立即沿OA线产生瞬时应 变Oa。 ➢如在σ0保持一段时间(A-B, 应力不变),应变aH会逐渐产生。
残留变形. 形状记忆合金就是利用了这一原理.
3、包申格效应
包申格(Bauschinger)效应:
是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形(残余 应变小于4%),而后再同向加载则弹性极限增加,反 向σ 加载,弹性极限降低的现象.
在正常状态下,晶格中的离 子能保持在其平衡位置仅作 微小的热振动,这是受离子 之间的相互作用力控制的结 果.一般认为,这种作用力 分为引力和斥力,引力是由 正离子和自由电子间的库仑 力所产生,而斥力是由离子 之间因电子壳层产生应变所 致.引力和斥力都是离子间 距的函数。
引力
斥力
离子互相作用时的受力模型
需要说明的是,根据上述模型导出的离子间相互 作用力与离子间弹性位移的关系并非虎克定律所说 的直线关系,而是抛物线关系.其合力的最大值为 F服m离ax子,间如的果引外力加而拉使应它力们大分于离Fm。ax,就意味着可以克
弹性变形微观过程的双原子模型
因断此裂,抗F力m,ax此就时是相材应料的在离弹子性弹状性态变下形的量理论 εmax可达 25%。
Ⅳ 弹性滞后环
➢加载时,试样储存的变形 功为OABH, ➢卸载时释放的弹性变形能 为BeaH, ➢BeaH>OABH
➢加载与卸载的过程中,试样吸收的弹性能为OABe ——内耗(内摩擦)
滞后环的面积:环面积的大小表示被金属吸收的变形功的大小。
如果所加载荷不是单向的循环载荷,而是交变的 循环载荷,并且加载速度比较缓慢,弹性后效现 象来得及表现时,则可得到两个对称的弹性滞后 环(图a)。如果加载速度比较快,弹性后效来 不及表现时,则得到如图(b)和(c)的弹性滞 后环。
这种加载时应变落后于应力而与时间有关的滞弹性(aH) 称为正弹性后效或弹性蠕变
(所谓蠕变,是指变形随时间的延长而变化的现象).
Ⅱ.反弹性后效
在B点卸载时,当应力从 σ0下降为零时,应变eH部分 立即消逝掉,但是未回复到 原始长度。剩余应变eo是在 卸载后随着时间逐渐去除的, 我们把卸载时应变落后于应 力的现象也称为反弹性后 效.
二、弹性模量
合金化、热处理、冷塑性变形:对弹性模量的影响 不大,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的 力学性能指标,外在因素的变化对它的影响也比较 小。
晶体结构:对各向异性晶体,沿原子密排面E较大。 化学成分与微观组织:对金属材料,变化很小。 温度:金属的弹性模量随温度升高的下降速度比陶
弹性变形阶段
弹性变形及其实质
弹性模量(已讲)
弹性的不 完 整 性
粘 弹
性
一、弹性变形及其实质
前已叙及,在单向拉伸过程中,绝大部分固体材料都首 先产生弹性变形,外力去除后,变形消失而恢复原状。
弹性变形的主要特点————可逆性变形
对于金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物在弹 性变形范围内,应力和应变之间都具有以下特 征: 1、弹性变形量较小(ε<0.5~1%) 2、单值线性关系——即胡克定律
三、弹性的不完整性
通常,人们把材料受载后产生一定的变形, 而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来 的状态的性质称为材料的弹性。根据材料在 弹性变形过程中应力和应变的响应特点,弹 性可以分为
理想弹性(完全弹性) 非理想弹性(弹性不完整性)
三、弹性的不完整性
对于理想弹性,在外力作用下,应力和应变服从虎克 定律,并同时满足3个条件,即: (1)应变对于应力是线性关系; (2)应力和应变同相位(瞬时性); (3)应变是应力的单值函数(唯一性). 实际上,绝大多数固体材料的弹性行为很难同时满 足上述所有条件,一般都表现出非理想弹性性质
实际上,因为在工程应用的材料中,不可避 免地存在着各种缺陷、杂质、气孔或微裂纹, 因而实际断裂抗力远远小于Fmax,材料就发 生了断裂或产生了塑性变形.实际材料的弹 性变形只相当于合力曲线的起始阶段,因此 虎克定律所表示的外力和位移的线性关系是 近似正确的。且变形量很小。
二、弹性模量
从原子本质上来看 弹性模量代表着使原子离开平衡位置的难易
材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力,又 称之为阻尼或者循环韧性。
滞后环的应用:
环的面积代表材料以不可逆方式吸收能量 (即内耗)而不破坏的能力。也可理解为材 料靠自身来消除机械振动的能力(即消振性 的好坏)。
对工程上一些产生振动的零件很重要,可以 减小振动,使振幅很快衰减下来。所以滞后 环在生产上是一个重要的机械性能指标,具 有很重要的意义。
乐器:对追求音响效果的元件音叉、簧片、钟等,希 望声音持久不衰,即振动的持续时间长久,则必须使 循环韧性尽可能小。
Ⅴ危害
材料的滞弹性对仪器仪表和精密机械中的重要 传感元件的测量精度有很大影响。 如精密仪表中的弹簧、油压表或者气压表的测 力弹簧,要求弹簧薄膜的弹性变形能够灵敏的 反映出油压或气压的变化,因此不允许材料有 显著的滞弹性。