材料力学性能》学习之收获与体会
通过开学至今近两个月对材料力学性能的学习,对本课程学习内容作出以下总结:
一、材料的拉伸性能:
拉伸试验虽然是简单的、但却是最重要的应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸试验可以测定材料的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标。这些性能指标统称为拉伸性能。它是材料的基本力学性能。根据拉伸性能可以预测材料的其他力学性能。本章主要介绍了在室温大气中,在单向拉伸载荷作用下,用用光滑试件测定的具有不同变形和硬化特性的材料的应力-应变曲线和拉伸性能参数。
二、弹性变形与塑性变形:
任何构件在服役过程中都要承受一定的应力,但又不能产生塑性变形。对于某些零构件,例如精密机床的构件,即使是微小的弹性变形也不允许,否则就会降低零件的加工精度。零构件的刚度决定于两个因素:构件的几何和材料的刚度。表征材料的力学性能指标是弹性模量。当应力超过极限,金属就开始塑性变形。塑性是材料的一种非常重要的力学性能。正是
因为金属有塑性,才能利用不同的加工方法将其制成各种几何形状的零件。在加工过程中,应当提高材料的塑性,降低塑性变形应力——弹性极限和屈服强度。    在服役过程中,应当提高材料的弹性极限和屈服强度,使零构件能承受更大的应力,同时也要有相当的塑性以防止脆性断裂。本章联系金属的微观结构讨论了弹性性能、弹性不完善性、塑性变形、应变硬化及有关的力学性指标和测定方法以及它们在工程中的实用意义。
三、其它静加载下的力学性能:
机械和工程的很多零件是在扭曲、弯矩或轴向压力作用下服役的。因此,需要测定材料在扭转、弯曲和轴向压缩加载下的力学性能,作为零件设计,材料选用和制订热处理工艺的根据。若不考虑零件服役时的力学状态,采用不恰当的力学性能指标来评价材料,很有可能造成材料选用不合理,热处理工艺不当,以致零件的早期失效。在工程中往往还应用一些低塑性、以至脆性材料,如高碳工具钢、铸造合金和结构陶瓷等,制作工具和零件。这些材料当拉伸试验时,由于应力状态的柔度因数较小只能测得强度性能,而塑性性能不能精确的测定;或者,两种材料的塑性相差甚微,无法测定孰优孰劣。因此,也有必要在软应力的状态下,如扭转和压缩,测定这类材料的力学性能,对材料的性能或韧行工艺进行评估。本章介绍了扭转、弯曲、压缩、剪切等试验方法及测定的力学性能指标。
四、材料的硬度:
测定材料硬度的方法有很多,主要有压入法,回跳法和刻划法三大类。本章重点介绍了压入法测定材料的硬度,还介绍了一些特殊的硬度试验方法。
五、断裂:、
断裂是材料的一种十分复杂的行为,在不同的力学、物理、和化学环境下,会有不同的断裂形式。工程应用中,常根据断裂前是否发生宏观的塑性变形,把断裂分成韧性变形和脆性断裂两大类,并在不同场合下用不同的术语描述断裂的特征。本章讨论了在室温环境下单向加载时的金属的断裂,按脆性断裂和延性断裂分别进行论述,包括断裂过程与微观机制,断裂的基本理论以及韧-脆转化。
六、切口强度与切口冲击韧性:
机械和工程结构的零构件,由于结构设计细节设计的需要,如钻螺栓孔、铆钉孔、开键槽等等,使零构件的外形具有几何不连续性。这种几何不连续性可以看成是广义的“切口”。切口的存在改变了零构件中的应力和应变分布:在切口根部引起应力和应变集中,引起应力
和应变的多向性。本章主要讨论了应力集中、应变集中以及切口根部的局部应变的近似计算,切口强度的实验测定,切口强度的计算模型和公式,进而引入切口敏感度系数这一新的材料常数,以及切口敏感度系数这一新的材料常数,以及切口冲击韧性、低温脆性以及其在生产和研究工作中的应用。
七、断裂韧性:
裂纹总会在构建中出现。在冶炼、热加工或冷加工的过程中,由于工艺技术上的原因,在材料或半成品中会形成裂纹或裂纹式的缺陷,在无损检测中又未能发现;在构件服役过程中,由于力学、温度和介质等环境因素的作用,在构件中也会形成裂纹。为了防止裂纹的低应力脆断,不得不对其强度进行研究,从而形成了断裂力学这样一个新学科。本章主要介绍了裂纹应力分析裂纹扩展的物理过程,断裂韧性的物理意义、测定及实用意义,以及提高材料的断裂韧性途径等。
八、金属的疲劳:
金属在环境载荷的作用下,即使所受的应力低于屈服强度,也会发生断裂,这种现象称为
疲劳。疲劳断裂、尤其是提高强度材料的疲劳断裂,一般不发生明显的塑性变形,难以检测和预防,因而机件的疲劳断裂会造成很大的经济以至生命的损失。本章主要介绍和讨论了金属疲劳的基本概念和一般规律,疲劳失效的过程和机制,估算裂纹形成寿命的方法,疲劳裂纹扩展中和裂纹扩展寿命估算,以及延寿技术。应当说明的是,本章主要从工程应用观点,讨论疲劳的基本规律,而没有过多地涉及疲劳的力学和微观机制。
九、材料在高温下的力学性能:
本章介绍和讨论了高温蠕变现象,蠕变损伤和断裂机制,应力松弛,高温疲劳以及蠕变的交互作用等;同时,还将讨论改善高温力学性能的途径。评价材料的高温力学性能指标,是根据机件的服役条件并加以近似制订的,因而本章举例说明了其工程实用意义。
十、环境介质下金属的力学性:
本章阐述了材料的应力腐蚀脆断、氢脆和腐蚀疲劳的特征、评定指标及破坏机理,介绍了提高材料环境敏感断裂抗力的途径以及防止环境敏感断裂的措施。
十一、金属的磨损与接触疲劳:
任何机器运转时,相互接触的零件之间都因相对运动而产生摩擦,而磨损是摩擦产生的结果。磨损造成表层材料的损耗,使零件尺寸发生变化,影响了零件的使用寿命。如汽缸套的磨损超过允许值时,将引起功率不足,耗油量增加,产生噪音和振动等,因而不得不更换零件。可见,磨损是降低机器工作效率、精度甚至使其报废的一个重要原因,同时也增加了材料和能源的消耗。因此,生产上总是力求提高零件的耐磨性,从而延长其使用寿命。
十二、复合材料的力学性能:力学性能
结构复合材料是用人工办法将高强度、高模量纤维与韧性基体材料结合结合起来而形成的新型结构材料。由于复合材料的比强度、比刚度、耐热性、减震性和抗疲劳性都远远优于作为基体的原材料,近年来愈来愈多地受到人们的重视。符合材料有着与其它工程材料力学性能的共同点,也有其自身的许多特点。本章主要讨论了单向复合材料的力学性能及其特点。
十三、高分子材料的力学性能
十四、陶瓷材料的力学性能