工程材料力学名词解释

1、应变（ strain ）：为一微小材料（元素）承受应力时所产生的单位长度变形量（力学定义，无 量纲）弹性变形 （ elastic deformation ）: 材料在外力作用下产生变形， 当外力去除后恢复其原来形 状，这种随外力消失而消失的变形。重要特征：可逆性、胡克定律（是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律， 它指出：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比）4）塑性变形（ plastic deformation ）：材料在外力作用下产生的永久不可恢复的变形。（ 5）断裂（ fracture ， rupture 破裂、 crack 裂纹）：物体在外力作用下产生裂纹以至断开的

2、 现象。脆性断裂（未发生较明显的塑性变形） 、韧性断裂（发生较明显的塑性变形） ，宏观特征（1）弹性（ elasticity ）：是指物体（材料）本身的一种特性，发生形变后可以恢复原来的状 态的一种性质。（ 2）弹性变形（ elastic deformation ）：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后恢复其原 来形状，这种随外力消失而消失的变形。（ 3）弹性模量（ elastic modulus ，modulusofelasticity ）：是表征材料弹性的物理参数，是指 材料在弹性变形范围内，应力和对应的应变的比值E=c/夕也是材料内部原子之间结合力强弱的直接量度。（4）刚度（stiff

3、ness）:指物体（固体）在外力作用下抵抗变形的能力，可用使产生单位形 变所需的外力值来量度。刚度越高，物体表现越硬。（5）弹性比功（ elastic specific work ） : 表示材料吸收弹性变形功的能力，弹性比能、应变比能，决定于弹性模量和弹性极限（即材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力） 。（6）滞弹性（ anelasticity ）:在弹性范围内加快加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性 应变的现象。7）循环弹性（ cyclic elasticity ）:在交变载荷（振动）下材料吸收不可逆变形功的能力。（8） 包申格效应（Bauschi nger seffe, Bausch

4、 in ger effect）:简单地说，就是经过预先加载 产生少量塑性变形后的金属材料，再次进行同向或反向加载，会产生残余伸长应力（弹性 极限或屈服极限）增加或降低的现象。其基本定量指标是包申格应变，与金属材料中位错 运动所受的阻力变化有关。（9）塑性变形 （ plasticdeformation ）:材料在外力作用下产生的永久不可恢复的变形。 方式: 滑移和孪生。（ 10）屈服现象和屈服点 /屈服极限（ yieldpoint/yield limit ）: 屈服现象:拉伸试验过程中，外力不增加（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，试验继

5、续伸长变形的 现象屈服点 /屈服极限:呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持 恒定） 仍然能继续伸长的应力。（ 11）应变硬化 / 形变强化（ strain hardening ， strainstrengthening ）:在材料的拉伸 /压缩实验中，材料经过屈服阶段之后，又增强了抵抗变形的能力。这时， 要使材料继续变形需要增大应力。经过屈服滑移之后，材料重新呈现抵抗继续变形的能力， 称为应变硬化。应变硬化特性:金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力。 塑性应变是硬化的原因，硬化是塑性变形的结果。12)塑性(plasticity )：材料断裂前发生塑性变形(不可逆永久变形)的能力

6、，也即固体材料在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性(不断裂、不破损)的能力。延展性(ductility):材料经受塑性变形而不破坏的能力。塑性指标(plasticity in dex):断后伸长率(S)沪L1一Lo XI00%L0断面收缩率(“) 书二 一A0 X00%A0(12)韧度/韧性：韧度(tenacity/toughness ):是度量材料韧性的力学性能指标，其中又分为静力、冲击和 断裂韧度 (static、impact、fracture toughness )。韧性(toughness ):是材料的力学性能，它是材料断裂前吸收塑性功和断裂功的能力，或 指材料抵抗裂纹扩展

7、的能力。静力韧度值：材料在静拉伸时单位体积断裂前所吸收的功，是强度和塑性的综合指标1)弹性(概念)变形表现：可逆性变形。不论是在加载期还是卸载期内，应力与应变之间都保持单值线性关系且弹性变形量比较小，金属一般不超过 1%,陶瓷一般低于% (%),高分子材料一般在 200%(1001000%)以上。(2) 实质：晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。(3) 解释：双原子模型胡克定律：用来表征材料或微小单元应力-应变之间关系的规律，包括单向拉伸、剪切和扭曲、广义。弹性模量(1) 是表征材料弹性的物理参数，材料在弹性变形范围内，应力和对应的应变的比值(E=c/ ),也是材料内部原子之间结合力强弱的

8、直接量度。(2 )弹性模量的大小反应了材料抵抗外力的能力(3) 工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形越小。单晶表现出弹性各向异性，多晶各向同性(伪各向异性)。弹性模量与原子间作用力(主要)和原子间距有关。原子间作用力取决于材料原子本性和晶格类型，故弹性模量主要取决于材料的原子本性和晶格类型。(4) 合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量的影响不大，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。弹性比功1)弹性比功表示材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比能、应变比能。(2) 一般用材料开始塑性变形前体

9、积吸收的最大弹性变形功表示。材料拉伸时的弹性比功 用应力-应变曲线上弹性变形阶段下的面积表示，即包申格(Bauschinger)效应(1 )材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变为 1Y%),卸载后再同向加载，规定 残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加(的现象)，或反向加载，规定残余伸长应力降低(特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零)的现象。(2)原因：包申格效应与材料中位错运动所受的阻力变化有关。3)度量包申格效应的基本定量指标是包申格应变，它是指在给定应力下，正向加载与反向 加载两应力一应变曲线之间的应变差。(4) 消除金属材料包申格效应的方法：预先进行较大的塑性变形，或在第二次反

10、向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。(5) 包申格效应的意义：(a) 包申格效应对于承受应变疲劳载荷作用的机件在应变疲劳过程中，每一周期内都产生微量塑性变形，在反向加载时，微量塑性变形抗力(规定残余伸长应力)降低，显示循环软化现象。(b) 对于预先经受冷塑性变形的材料，如服役时受反向力作用，就要考虑微量塑性变形抗 力降低的有害影响，如冷拉型材及管子在受压状态下使用就是这种情况。(c) 利用包申格效应，如薄板反向弯曲成型。拉拨的钢棒经过轧辊压制变直等(1) 断裂(fracture )：物体在外力作用下产生裂纹以至断开的现象。(2) 韧性断裂(ductile fracture，延性断裂)

11、：是材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。如断口呈纤维状、灰暗色，断裂面平行于最大切应力，并与主应力成45。角。(3) 脆性断裂(brittlefracture ):突然发生的断裂，未发生较明显的塑性变形。断口平齐 而光亮，断裂面与正应力垂直。(4) 穿晶断裂(transgranularfracture ):裂纹穿过晶内。(5) 沿晶断裂(intergranular fracture ):裂纹沿晶界扩展。(6) 剪切断裂(剪断，shear fracture ):在切应力作用下沿滑移面(实际)分离而造成的滑移面分离断裂(滑断/纯剪切断裂(单晶)、微孔聚集型断裂(有孔材料)(7) 解理断裂(cle

12、avage fracture )：在一定条件下(如低温)，当外加应力达到一定数值 后，以极快速率(一般为脆性断裂)沿着一定晶体学平面(理论上)产生的穿晶断裂(与大理石断裂类似)。解理面一般是低指数晶面或表面能最低的界面。(8) 正断型断裂(n ormalfault ):断裂面取向垂直于最大正压力omax方向。(9) 切断型断裂(shearfault ):断裂面取向平行于最大切压力Tmax方向，与最大正压 力方向约成45oG(10) 理论断裂强度(Theoretical fracture strength ):在外加正应力作用下，将晶体的两 个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力1)应力状态(

13、软性)系数( Stress state soft coefficient ):_ Tax _(i - 2)/2a=omax0 - VO- O)对于金属材料尸a越大的试验方法，试样中最大切应力分量越大，表示应力状态越“软”, 金属越易产生塑性变形和韧性断裂，反之亦然。(2) 最大切应力(最大切应力理论maximum shear stress theory )Tmax =(0 - 02)/2（3）最大正应力（相当最大切应力理论 maximum normal stress theory ）Omax = 6 - V 2 - 03)4）单向压缩（unidirectionalcompression ）：

14、1）单向压缩试验的应力状态软性系数a= 2,主要用于拉伸时呈脆性的金属材料力学性能测定（如多孔金属）；2）拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形二不会断裂。（5）弯曲（three-pointbending、four-pointbending test ）:陶瓷材料弯曲强度分散性大，对 试样表面粗糙度要求高，强度值对试样表面质量、尺寸敏感性。（1）缺口效应（notch effect ）:由于截面键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽、焊缝等“缺口”的存在，导致静载荷作用下，缺口截面上应力状态的变化。应力集中（stress concentration，弹性状态）缺口强化（notchstrengthen

15、塑性状态，缺口使塑性材料强度增高，塑性降低）（2）缺口敏感性指标（缺口敏感度，notch sensitivity ration, NSR ）:用缺口试样的抗拉强度 知与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度O的比值表示 NSR值越大，缺口敏感性越小。如脆性材料对缺口敏感，小于 1，如陶瓷材料弯曲试验时必要磨平，边角无裂纹、缺口 4）硬度（hardness）：表征材料软硬程度的一种性能，表示材料抵抗硬物体压入其表面的能 力。不是独立的力学性能指标，与强度和塑性有关硬度是材料抵抗其它物体压入的能力，其与材料的摩擦磨损，尤其是磨损有一定关系 弹性回跳法（肖氏）：比值弹性变形功的大小压入法：（布氏、洛氏、维氏）

16、表征塑性变形功及应变能力的大小划痕法（莫氏）：剪切强度（5 ）独立的力学性能：强度、塑性、韧性（硬度、刚度、疲劳强度、耐磨性是常规力学性 能指标）1）加载速率（loadingrate ）:载荷施加于试样或机件时的速率，用单位时间内应力的增加的 数值表示。加载速率提高，变形速率随之增加，用形变速率间接反映加载速率的变化。（2）形变速率（deformation rate ）:单位时间内的形变量。绝对形变速率和相对形变速率（应变速率，e =d t（3） 应变速率（相对形变速率，strain rate ）:单位时间内应变的变化。（4）冲击韧性（impacttoughness ）:指材料在冲击载荷作用下

17、吸收塑性变形功和断裂功的 能力，用冲击吸收功 Ak表示（5）韧性（toughness）:表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是强度和 塑性的综合表现。强度是 材料抵抗变形和断裂的能力。塑性则表示材料断裂时总的塑变程 度（6）冲击吸收功（impact absorbing energy ）:试样变形和断裂所消耗的功。其大小不能真 正反映材料的韧脆程度，因为缺口试样冲击吸收的功并非完全用于试样变形和断裂，还有 摩擦消耗等。（7） 低温脆性（low temperature brittleness ）:在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降（即韧性下降），

18、断裂机理由微孔聚集型（韧性断裂）变为穿晶解理型（脆性断裂），断口特征由纤维状变为结晶状。（冷）韧脆转变温度。（8）韧脆转变温度（ ductile-brittle tran siti on temperature，EBTT, t）C1）断裂韧度/断裂韧性（国利Gk fracture toughness）:断裂韧度：步采用线弹性力宁分析裂纹体断裂问题时，分别基 于应力应变（考虑裂纹尖端附近的应力场强度和能量分析（考虑 裂纹扩展时系统能量的变化）方法，得到的断裂K和G刿据屮的断 裂韧度和G斜 其中甩是展常用的断裂韧性/度指标弹塑性断裂力学：断裂创性區2（2）应力场强（度因子陷（stressinten

19、sity和断裂韧性对于I型（张开式）裂纹的应力分量除了与其位置（询相关外， 还与强度因子峪有关。对于某-确定的点，其应力分量就由后决定， 且E越大，则应力场各应力分量也越大，因此陌可以表示压力场的 强弱程度，称为应力场强度）因子.当畸增加到一临界值”则裂纹尖端张应力対増人到使裂纹失稳 扩展并导致材料断裂。临界&以心表示，称为侖界应力场强度因 子，又称为材料的断裂韧性斷裂韧性=临界应力场强度因子KC二屮y是材料晶休结构和显微结构组织的函数，表征材料抵抗裂纹失 稳扩展的能力，与裂纹的大小形状以及外力无关。MlC3）裂纹扩展能量释放率 $ C energy release rate fbi crac

20、k extension ） 和断裂韧度Gk：裂纹扩展单位而积时系统释放势能的数值，从物理棄思上讲， 是使裂纹扩展单位长度的原动力，也称裂纹扩展力y _-恥1 daR断裂阻力就是材料断裂过程中的表面能量耗散率，它表示裂纹 扩展的阻力断裂韧度Gq临界G/H （平面应变断裂韧度）.表示材料断裂失 稳扩屐时单位面积所消耗的能量O（4）断裂韧度&c和屁Km为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂 纹失稳扩展的能力，与试样厚度无关，是材料常数。耳为平面应力下的断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂 纹失稳扩展的能力，与试样厚度有关，厚度增加时，达到最低值，即 力K【c （5）断裂K判据和断

21、裂G判据当采用线弹性力学分析裂纹体断裂问题时，基于应力应变分析方 法,考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据.K2 = Yafa K!C当采用线弹性力学分析裂纹体断裂问题时，基于能量分析方法, 考考虑裂纹扩展时系统能量的变，得到相应的断裂G判据。（1-，）兀血E断裂韧度（性）:裂纹在断裂扩展时，其尖端总是处于弹性状态，应力和应变应该 呈线性关系。因此，在研究低应力脆断的裂纹扩展问题时，可以应 用弹性力学理论，从而构成了线弹性断裂力学。线弹性断裂力学分析裂纹体断裂问题有两种方法:一种是应力应 变仝粧左法，考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K 判据；另一种是能量分析方法,考虑

22、裂纹扩展时系统能量的变化， 得到相应的断裂G判据。从该两种方法中，分别得到断裂韧度眉c和6c，其中埼强最 常用的断裂胡性（度）指标。（2）疲劳（曲tigue）：金属机件或构件在变动应力和应变长期作用 下，由于累积损伤而引起的断裂现象。（3）疲劳寿命（Fatiguelift）:指疲劳失效时所经受的应力或应变的循环次数。高周SN曲线:表示材料受一定的应力幅值和平均应力作用时, 材料的工作循环数极限。低周&N曲线，与上而不同的是釆用的是应 变幅值.（4）疲劳裂纹扩展门槛值（The threshold value of Satigue crack propagation/Cracking）；带裂纹的构

23、件在交变载荷作用下不会发生疲劳扩展的应力强度 因子交变值，符号为沁.AK低于此值时裂纹的疲劳扩展速率几乎 为0,故AXth也可称为下门槛值。而当山很大之后扩展速率又突然急 剧上升，构件即将断裂，这一M的上限值称为上门槛值。在上下门 槛值之间的疲劳扩展速率其规律一般可用Paris公式描述。下门槛值 沁一般与材料的类型（例如低碳钢、碳猛钢、其他钢材）及交变 莪希的平均应力有关，用实验方法可得到经验式。沁是疲劳裂纹不扩展的皿临界值，称为疲劳裂纹扩展门槛值。 込表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能，也是材料的力学性能 拾扮，其值越大，阻止疲劳开始扩展的能力就越大，材料就越好.应力场强度因子&与断裂韧性K

24、】c:应力场强度因子，对于I型（张开式）裂纹的应力分量除了与其位 置Or.）相关外，还与强度因子百有关。对于某一确定的点，其应力分 量就由&决定，且瓦越大，则应力场各应力分量也越大，因此召可以 表示压力场的强弱程度，称为应力场强（度）因子。断裂韧性：当增加到一临界值，则裂纹尖端张应力円增大到使 裂纹失稳扩展并导致材料断裂。临界&以屉表示，称为临界应力场 强度因子，又称为材料的断裂韧性。是材料晶体结构和显微结构组织的函数，表征材料抵抗裂纹扩 展的能力（表示材料抵抗断裂的能力），与裂纹的大小.形状以及 外力无关。（1）J积分（/.integral）和COD （Crack Opening Displ

25、acement 纹张开位移）法：（弹塑性断裂力学研究方法）J积分法是由q延伸出来的断裂能量判据，是对受载裂纹体的 裂纹周国的系统势能U进行线积分，可得线弹性条件下G的表达式:CUda（对-訂）在弹塑性条件下，将应变能密度3改成弹塑性应变能密度，也存在线积分ds）Jrox将该积分定义为丿积分，即7积分与积分路线无关。(2) 裂纹张开位移和断裂韧度盘裂纹尖端因塑性钝化不增加裂纹长度，而是沿拉应力方向张开， 该裂纹张开位移d即称为CODoCOD法是曲&延伸出来的断裂应变判据九也称为材料的断裂韧度，表示材料阻止裂纹开始扩展的能力。弹塑性断裂力学厨5判据：开始扩展线弹性断裂力学的得0G为据：失稳扩展(1

26、)磨损(Wsar： abrasion)、摩擦磨损(Frictionand wear)和耐磨 性 (wearresistance, abrasion resistance):磨损：机件表面相接触并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒 分离出來形成磨屑(松散的尺寸与形状均不相同的碎屑)，使表面 材料逐渐损失(导致机件尺寸变化和质量损失)、造成表面损伤的 现象即为磨损。在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂过 程。摩擦：相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势时， 在接触界面上出现阻碍相对运动的现象。耐磨性：指材料抵抗磨损的性能。表征:磨损量(线磨损、质量 或体积磨损).磨损量的倒数、比磨损量、

27、相对耐磨性、磨损系数。(5) 低周疲劳(low cycle faiigue) ?金属在循环载荷作用下，疲劳寿命为102105次的疲劳断裂(6) 接触疲劳(contactfatigue) s是机件两接触而作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应 力长期作用下，材料表而因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小 块状金属剥落而使物质损失的现象，乂称表面疲劳磨损(surfece fatigue wear)或疲劳磨损。磨损类型:粘着磨损、磨粒磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损磨损机理、磨损量的估算、影响因素、改善各种耐磨性的方法幟器加蠶加儡蠢瞬相寵: 以致接触应力超过实际接触点处屈展强度而产生的一种曆损。s

28、tsikimFiS-wii?面存在坚硬的细微凸起,或者在接触面之间SSSfeS流体或固体以松散的小颗粒姑定的速度和角度对材料表面进行冲蚀 腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副裘面与环境介质发生化学或电化学 反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成和脱落引起腐蚀磨赖。氧化磨损：氧化膜形成又除去，机件表面逐渐彼磨损，这就是氧化磨损过程。 鬻翳譎腐面之间因存在小振駐林动或往复运动而产生的曲称为微动；:(1)应力腐蚀(stress corrosion)断裂(stress corrosion cracking , SCC) s材瓜在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后 所产生的低应力脆断现象。

29、(2)应力腐蚀临界应力场强度因子(ciiticalsUess inteusily factor of stress corrosion cracking)或应力腐蚀门槛值(threshold of stress corrosion)试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度 因子(匡図C)(3) 氢脆断裂(hydrogenembrittlement fracture)；由于氢和应力 的共同作用二导致的金属材料产生脆牲断裂的现象(1) 尊强温度(cquicoh亡sivu temperatuw, TE) /约比温度(T/Tm) 等强温度： 蔽与晶帝者强度相等的温度。约比温度是使用温度与

30、金属熔点的比值。(2) 应力松弛(stressrelaxation) /松弛稳定姓(relaxationstability) 应力松弛2在规定温度和初始应力条件下，材料中的应力随时间增加而减 小的现象。松弛稳定性(晶间iDtcanular和晶内tnns飘iular)；材料抵抗 应力松弛的性能。(3) 蠕变(creep) /蠕变断裂(ciccp&acturc)端变，材料在长时间的恒温.恒载荷作用下缓悔(而连续)地产生塑性变形 的现象(固体材料在保持应力不变的条件下，应变荫时间延长而增加的现象)。铺变断裂：材料或构件由于端变变形而引起的断裂(4) 稳态蠕变(steady state creep)

31、/扩散蠕变(diffusion creep) 稳态蠕变，靖变速率儿乎保持不变的(典型蠕变曲线第二阶段)扩散蜻变，在品体内空位将从受拉晶界向受圧晶界迁移，惊子则朝相反方向 流动，致使晶体逐渐产生伸长的现象。(5) 蠕变极限(creeplimit) /蠕变脆性(creeps哑诞瓢gjQ 编变极限，是材料在高温长时载荷作用卜塑性变形抗力指标.一是在规定温 度下,使试样在规定时间内产生稳态蜻变速率不超过规定值的最大应力 3)；一是在规定温度下和在规定试验时间内，使试样产生的蠕变总伸长率不超过规定 值的最大应力(”；“)变断裂的现象蠕变flg性：由于蠕变而导致材料塑性降低以及在蠕变过程中发生的低应力(6) 持久伸长率(Pennanentelongation) /持久强度极限(ciiduiBixx strength limit|)舖久强度极限；在规定温度(Q下，达到规定的持久时间(C 而不发生断裂的最人应力() c高温长时载荷作用下的断裂强度C 持久伸长率；？陶瓷的概念：（1）狭义：指Hr有以粘土为主要廉料与其它天