材料力学性能名词总结

名词解释第一章正应变是单位长度的伸缩变化量，亦称线应变；切应变一般指的是两个直线段间夹角的改变量，以角度变小的变化量为正，变大为负，以孤度表示。主平面：切应力等于零的平面。把此时该面上的正应力称作主应力。平面应变状态：应变发生在同一个平面内。胡克定律：在材料的线弹性范围内，固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比。应力集中：应力在局部增大的现象，一般出现在物体形状急剧变化的地方，如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性的约束处。理论应力集中因数：在材料的弹性范围内，最大局部应力与名义应力的比值；aKt=maxa应力状态软性系数:三个主应力可以按“最大切应力理论”计算最大切应力，按“相当最大正应力理论”计算最大正应力，而二者的比值表示他们的相对大小.第二章弹性模量E、比例极限Rp、弹性极限Re、上屈服强度Reh、下屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后伸长率A、断面收缩率Z（各定义的点以及公式）规定塑性延伸强度：拉伸中当试样的塑形伸长率等于L0的某一百分率时所对应的应力值；应变硬化指数:。形变强化：屈服后的应力-应变曲线的上升被描述为形变强化（加工硬化）。也就是随着应变的增加，材料的变形抗力增加静态韧性：在静载作用下，材料断裂前所吸收的能量，称作静态韧性，静态韧性可能包含三部分能量，即弹性变形能、塑性变形能和断裂能（形成两个断裂表面的能）。静态韧度：静态韧度是表征静态韧性的力学性能指标，•十rebdLHdL 「虬，U,= = =crdsV J。S九 J。参与变形的试样体积断裂强度：拉伸断裂时的真应力称为断裂强度，记为of；也有称为断裂真应力，记为Sk断裂延性：拉伸断裂后的真应变称为断裂延性，记为8f，或称断裂真应变。弹性比功：材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力，也就是在开始塑性变形前，单位体积材料所能吸收的最大弹性变形功。第三章比弹性模量：弹性模量与密度的比值；比刚度：刚度与密度的比值；弹性不完善性：应变不止与应力有关，还与时间和加载速率有关。弹性后效：加载时，应变落后于应力且随时间变化的现象。弹性滞后：加载和卸载时的应力应变曲线不重合形成一封闭回线。内耗：在弹性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。应变时效：经变形和时效处理后，物理屈服现象重现，且新的平台略高于卸载时的应力-应变曲线的现象。动态应变时效：即应变与时效同时发生，从而形成一种锯齿状的屈服曲线的现象；包辛格效应：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；应变速率敏感系数：材料在固定温度和应变量的条件下，变形的流动应力和应变速率符合o=K^m，其中m为应变速率敏感性指数，取决于实验条件和材料本身的属性，在0-1之间。第四章正断:断裂面取向垂直于最大正应力。切断:断裂面取向与最大切应力方向相一致。韧性断裂：韧性断裂是指构件经过大量变形后发生的断裂。脆性断裂：是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。穿晶断裂：穿晶断裂时裂纹穿过晶粒内部扩展。沿晶断裂：在多晶体变形中，晶界起协调相邻晶粒变形的作用，但当晶界受到损伤，其变形能力被削弱，不足以协调相邻晶粒的变形时，便形成晶界开裂。裂纹扩展总是沿着阻力最小的路径发展，表现为沿晶界的断裂。微孔聚合型断裂：通过微孔形核、长大、聚合而导致的断裂。解理断裂：解理断裂是沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。裂纹的稳态扩展或亚临界扩展：稳态扩展是裂纹缓慢扩展到临界尺寸的过程；亚临界裂纹扩展是指含裂纹的构件当载荷超过某一临界载荷而使裂纹起裂、裂纹尺寸由初始值直至发生失稳断裂前的稳定扩展过程。裂纹的失稳扩展：指含裂纹构件的裂纹扩展推动力增大到能使裂纹发生突然的快速扩展造成构件断裂的过程。准解理：由于回火后碳化物质点的作用，当裂纹在晶内扩展时，难以严格地沿一定晶面扩展。其微观形态特征，似解理河流但又非真正解理，故称为准解理。-J-*Vr.第五章应力状态软性系数：在各种加载条件下，最大切应力与最大当量正应力之比。出压缩强度和塑性指标:抗压强度Rmc=Fb/A°相对压缩8ck=(h0hk)/h°x100%相对断面扩胀率Wck=(AkA0)/A0x100%Fbc试件压缩断裂时的载荷;h0和hk为试件的原始高度和断裂时的高度；A0和Ak为试件的原始截面积和断裂时的截面积。弯曲强度：弯曲强度是表征一个特定的弹性梁(弯曲试件)受弯曲载荷断裂时的最大应力。硬度：材料在表面上的不大体积内抵抗变形或者破坏的能力。布氏硬度：压力将淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面，保持规定的时间后卸除压力，试件表面留下压痕，单位压痕表面积上所承受的平均压力即定义为布氏硬度值。洛氏硬度：洛氏硬度是直接测量残余压痕深度，并以残余压痕深浅表示材料的硬度。维氏硬度：维氏硬度测定的原理与方法基本上与布氏硬度的相同，也是根据单位压痕表面积上所承受的平均压力来定义硬度值。但测定维氏硬度所用的压头是有正方形基面的金刚石锥体压头，压头顶部两相对面夹角为1360，所加的载荷较小。显微硬度：显微硬度试验一般是指测试载荷小于200g力的硬度试验，常用的有显微维氏硬度和努氏硬度。第六章《材料的缺口强度》缺口效应：缺口的应力集中和应力多样性对材料的塑性变形和断裂过程产生很大的影响，促使材料发生低于屈服强度的应力脆断。对于薄板，在垂直于板面方向可以自由收缩变形遮=0，具有缺口的薄板拉伸后中心部分是两向拉伸的平面应力状态，缺口根部ox=0，仍为单向拉伸应力状态。对于厚板，在缺口根部为两向拉伸应力状态，缺口内侧为三向拉伸平面应力状态。理论应力集中因数：在材料的弹性范围内，最大局部应力与名义应力的比值称为理论应力集中因数。K=二— 当最大应力不超过材料的弹性极限时，tbKt只与缺口零构件的几何有关，故又称为几何应力集中因数或弹性应力集中因数。缺口越尖锐应力集中系数越大应变集中系数：缺口根部处于弹性状态，名义应力8*/E，应变集中系数K=8/，理论应力集中系数=应变集中系数缺口根部表面局部应变最大，即n使受力零构件在整体上是弹性的，但在缺口根部局部可能发生塑性变形形成塑性

区。弹塑性应力集中系数：在缺口根部发生塑性变形而处于弹塑性状态下，缺口根部局部应力与名义应力之比K=。、-n必须采用缺口试样进行静载荷力学性能试验，以确定材料对不同缺口的敏感性缺口敏感度：为评估材料对缺口的敏感性，将缺口试验抗拉强度与缺口根部等截面光滑试样抗拉强度的比值定义为缺口敏感度（缺口强度比）NSR=°呼；m缺口强度。bN与缺口几何尺寸密切相关（即与应力集中系数Kt密切相关）只有在缺口几何尺寸相同的情况下才能比较材料缺口敏感度。NSR<1，材料是缺口脆性的，对缺口敏感（例如铸铁、高碳钢）NSR>1，材料是缺口韧性的，对缺口不敏感NSR不仅与材料本性有关还与外在条件有关（实验温度、缺口形状和尺寸、加载方式）。缺口零构件或试样断裂的三个阶段：在缺口根部形成裂纹；形成于缺口根部裂纹的亚临界扩展；当裂纹达到临界尺寸时发生断裂。脆性材料遵循正应力断裂准则，塑性材料遵循正应变断裂准则。缺口强度的估算：脆性材料缺口强度估算公式b脆性材料缺口强度估算公式b高塑性材料平面应变状态估算公式/低塑性材料缺口强度估算公式Ktb=。.64心产/KtbN冲击载荷加载速率高，形变速率快。加载速度对塑性变形的影响：由于塑性变形发展缓慢，若加载速率较大，则塑性变形不能充分进行。因此加载速率将对塑性变形和断裂有关的性能产生重大影响。缺口、低温和高速加载是诱发材料脆断的三个主要外界因素，这三者同时存在的情况下，更能检验材料的抗脆断能力。摆锤冲击试验是用以测定金属材料抗缺口敏感性（韧性）的试验。K=mgH1-mgH2=mg（H1-H2）利用试验设备冲断试样，并根据试样被冲断时所吸收的能量（吸收功）来检测材料的抵抗冲击破坏的能力，即检测材料的脆性和韧性。在实验温度低于某一温度Ik时，会由韧性状态变为脆性状态，这就是低温脆性。冲击吸收功明显下降；断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型；断口特征由纤维状变为结晶状。材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转变。发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。韧脆转变温度的测定：按能量法定义当低于某一温度时，金属材料吸收的冲击能量基本不随温度变化，形成一平台，该能量称为低阶能。以低阶能开始上升的温度定义为4,并记为NDT称为无塑性或零塑性转变温度当高于某一温度时，材料吸收的冲击能量也基本不变，出现一个上平台称为高阶能。以高阶能出现对应的温度为Ik，记为FTP塑性断裂转变。以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义Ik，并记为FTE弹性断裂转变）。按断口形貌定义如同拉伸试样一样，冲击试样断口也有纤维区、放射区（结晶区）与剪切唇几部分。这三个区域实际上是裂纹形成区、裂纹扩展区和剪切断裂区。在不同实验温度下纤维区、放射区域剪切唇三者之间的相对面积是不同的。温度下降，纤维区面积突然减少，放射区（结晶区）面积突然增大，材料由韧变脆。通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为Tk，并记为50%FATT。晶状断面：断裂表面呈现金属光泽，无明显塑性变形的齐平断面。晶状断面率：断口中晶状区的总面积与断口处原始横截面积的百分比纤维状断面：断裂表面呈现无金属光泽的纤维形貌，有明显塑性变形的断面。纤维断面率：断口中纤维区的总面积与断口处原始横截面积的百分比影响韧脆转变的因素：晶格类型的影响，成分的影响，晶粒大小的影响第七章：材料的断裂韧性断裂韧性是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力断裂的过程：（1）裂纹萌生：力的作用下，材料内部某些薄弱区域产生微小裂纹，作为核心。（2）裂纹扩展：已形核的或者原先存在的裂纹在力的作用下扩张、长大的过程。（3）断裂。裂纹不扩展断裂不会发生。裂纹扩展的基本形式：张开型（拉应力垂直于裂纹面，裂纹扩展方向与正应力垂直）、滑开型（切应力平行于裂纹面，裂纹扩展方向与切应力平行）、撕开型（切应力平行于裂纹面，裂纹扩展方向与切应力垂直）I型裂纹扩展最危险，最容易引起低应力脆断。K[描述了弹性体张开型裂纹尖端应力场的大小或幅值，故称为应力强度因子。一般情况下，K□可表达为K[=YbV^单位MPam1/2

KI综合反映了外加应力&裂纹长度对裂纹尖端线弹性应力场强度的影响裂纹失稳扩展导致材料断裂。断裂韧性：材料对裂纹不稳定扩展或失稳扩展的抵抗能力。K[是推动裂纹扩展的动力。K或者KIC是表征材料对裂纹失稳扩展的抗力，称为断裂韧度°K[C也称为平面应变断裂韧度。它是某一特定材料的力学性能常数。断裂依据：分析裂纹扩展的驱动力和阻力，进而确定裂纹体的断裂准则。K|C K[C一当裂纹尺寸2a一定时，外应力二，或当外应力。一定时，裂纹半长""专-裂纹将失稳扩展。断裂韧度KC和KIC反映了材料阻止裂纹扩展的能力，和材料成分、组织结构有关，而与载荷及试样尺寸无关，是材料本身的特性。通常测定的材料断裂韧度，就是平面应变的断裂韧度KIC，而建立的断裂判据也是以KIC为标准的，因为它反映了最危险的平面应变断裂情况。…Lm：""（平面应力）K=辑1一般当。ZRp0.2N0.7时，KC为平面应力断裂韧度;中-0.。56K=辑1一般当。ZRp0.2N0.7时，KC为平面应力断裂韧度;KI的变化就比较明显，需要进行修正。KiC为平面应变断裂韧度K,c=Gc和Gic也为断裂韧度，分别是平面应力和平面应变状态下，裂纹扩展的应变能量释放率2E2Ey气一兀（1-D2）aGc和GiC也是材料的性能常数,表征了材料对裂纹失稳扩展的抗力影响断裂韧性的因素提高冶金质量：（1）减少夹杂物体积分数，减少夹杂物尺寸，增大夹杂物间距（2）第二相质点的类型和形状也会影响断裂韧性，静态韧性越低一般断裂韧性越低控制成分和组织，超细化处理可以提高断裂韧度热处理：（1）临界区淬火，提高钢的低温韧性，抑制高温回火脆性。其原因可能与晶粒细化以及杂志元素的分配有关。（2）形变热处理第八章.材料的疲劳疲劳：材料在变动载荷的作用下，即使所受应力小于屈服强度，也会由于损伤的积累而发生断裂的现象。循环最大应力amax，循环最小应力amin应力振幅％=（危-％）〃平均应力％=（^max+^min）/2应力比R=amin/amax应力范围^a=amax-am.n疲劳极限％:循环无数次而不失效的最大应力振幅，R=-1时的对称交变载荷作用下的疲劳极限记作"1—1疲劳强度（条件疲劳极限）：循环至指定疲劳寿命下失效的应力水平高周疲劳：循环应力低于弹性极限，以应力特性为主，循环周次％>105，宏观表现为脆性断裂低周疲劳：循环应力超出弹性极限，以塑性应变特性为主具有明确疲劳极限的材料：大气下疲劳的钢材、钛合金、有应变时效能力的金属材料没有明确的疲劳极限的材料：铝铜镁等有色金属、无应变时效的金属材料、腐蚀和高温下的金属材料（这些材料在工程上以疲劳强度作为设计依据）线性累计损伤理论（P-M理论）：每次循环造成损伤的线性叠加至D=1时材料发生疲劳断裂疲劳裂纹扩展速率曲线，三个阶段，左侧对应横坐标为门槛值AK*，表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的能力。右侧对应横坐标为KJ。。对于第二阶段，有Paris公式，亟=CAKm,适用于低应力、低扩展速率和较长疲劳寿命的场合。详见P158。dN循环硬化：在控制应变恒定的循环加载中，应力随循环周次的增加而增加，然后逐渐趋于稳定循环软化：在控制应变恒定的循环加载中，应力随循环周次的增加而降低，然后逐渐趋于稳定过渡寿命：P155疲劳条带：疲劳断口最典型的显微特征，常利用疲劳条带间宽与AK的关系分析疲劳破坏。第九章：材料的高温力学性能蠕变：材料在高温和恒应力下，随着时间延长，发生缓慢塑性变形