外文翻译-材料结构与变形

管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 1 扬州大学广陵学院 毕业设计（论文）外文资料翻译 教 科 部： 机 械 制 造 专 业： 机械设计 制造 及其自动化 姓 名： 学 号： 外 文 出 处： 附 件： 指导老师评语 签名： 年 月 日 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 2 N N in at a to in of of of to of to of to of in to is be as of of as to to is in ), In 宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 3 in is of in is a 0 of in to of is 0of an of be by at at a of a or is by of of in be by of 100of is by of in in 00of of m 0to of of to 宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 4 We at of in of in of of in N of in of do of E)in in as in of of or of of an is if it is or of or ,an of in an to an an an a of a +l -,a to A of of in an a as 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 5 of in in in in be e2+e3+or to be of or be of as to of or an an to or to l of so of to or at is of of is in to a of in by of as a of up by to 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 6 by of on by A of a to a An is in of in an at to in as s a of is of is in is by as if is by a to of a is a do of of is of be to an is in as a is a of or 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 7 to of an be by a in of a to a to on of a as to an as in of it is is a of to an s of a or of be a a is in as it is in a of to at 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 8 In to to is of of 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 9 第 2 章 材料结构与变形 介 体内部键 体材料的结构 性变形和理论强度 弹性变形 结 学习目标 回顾基本固体材料化学键和晶体结构，并联系比较各种材料力学性能的差别。 理解弹性变形的物理基础，利用这评估由于化学键产生的固体理论强度。理解由于塑性和蠕变引起非弹性变形的基本机制。 学习材料的实际强度要远远低于理论强度时化学键发生破坏的原因。 介 金属合金，高分子材料，陶瓷，玻璃及复合材料这些工程材料经常在需承受机械载荷的情况下使用每种材料的一些典型 情况在表格 出。 这些材料的化学键与微观结构的差异影响着它们的力学性能，导致了这些种类材料的相对优势和劣势。这种情形被概括在图形 。比如在陶瓷和玻璃中的强大化学键赋予它们高的力学强度和刚度（高弹性模量），还有温度和抗腐蚀能力，但是会导致发生脆性行为。相反，一些高分子材料在链状分子间被相对较弱的键连接，在这种情况下材料强度刚度低且易发生蠕变变形。 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 10 图 图 工程上从基本的尺寸规模开始，粗略一米，在大 小上有一个 10 数量级的跨度，低至原子的规模，大约在 10种情况和各种中间尺寸规模在图 过观察发生在更小规模上的情况来寻求对性能的了解。一个机器，车辆或者结构可以通过其组成部分的性能来体现，而这些组成部分的性能反过来可以通过小的试样和材料的使用来体现。 图 似地，材料的宏观性能通过晶粒，晶体中的缺陷，高分子链和存在于尺寸范围为 10 10微观结构特征来解释。因此，整个从 1m 到 10大小范围的性能知识有助于理解和预测机器，车辆和结构的性能。这个主题包括化 学键，晶体结构，晶体中的缺陷，弹性塑性以及蠕变变形的物理原因。下一章将运用这些概念详细地讨论每一个种类的工程材料。 体内部键 有几种类型的化学键使得原子和分子聚集在固体中。三种类型的化学键 价键，金属键 们是形成金属和陶瓷中的键的原因。它们在材料中提供了高弹性模量。相对较弱的范德华键和氢键被称为副键。对于决定流体属性非常重要，正如聚合物中碳链分子间的键。 础化学键 三种类型的基本键在图 已列出。离子键在不同类型的原子之间转移一个或多个电子。需要指出的是如 果原子外层包含 8 个电子，那外层电子包含原子是稳定的（除了稳定数目为两个或是氢或氦的单壳）。因此，外层只有一个电子的金属钠原子可以贡献一个电子给外层有 7 个电子的氯原子。反应后，钠原子外管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 11 层无电子，氯原子外层有稳定的 8 电子。原子变成带电离子。比如 于它们相反的静电荷氯原子吸引了一个电子形成化学键。一组这样的带电离子，每种都有相同数量，形成一个电中性的固体排列成规则的结晶阵列。如图 示。 图 转移的电子的数量可能不止一个。比如说，在盐 ,从一个 子 转移 2 个电子。在倒数第二层的电子也可能被转移，比如，铁有 2 个外层电子，可能来自 或是 子。许多常见的盐类，氧化物，和其他固体中都有键，大多或者部分都是离子键。这些材料往往是硬又脆。共价键包含电子的共用，发生在外层电子为半满或多于半满的情况。共用电子可以被认为是允许涉及到的 2 个原子具有稳定的 8（或 2）电子的外层。比如说，两个氢原子每个都和氧原子共用一个电子形成水， 者，两个氯原子共用一个电子形成双原子分子 的共价键形成的这种简单的分子彼此相对独立，因此，它们的集合在外界温度下更倾向于形成液体或是气体。 金属键一般是金属和合金为固体形式的的原因。对金属来说，外层电子在大多数情况下处于半满状态，每个原子都需贡献外层原子形成“云”电子，这些电子被所有由于放弃电子已经变成带正电荷离子的金属原子共同使用。因此，金属离子通过他们对电子云的相互吸引而集合在一起。 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 12 图 基础键的讨论 共价键有这样的特性 不会被其他强烈定向的基础键共用。这源于共价键依赖特定相邻原子的共用电子，然而离子和金属固体通过所有 相邻离子的静电吸引而被集合在一起。 共价键的连续排列可以形成一个三维空间来形成固体。碳以钻石的形式存在就是一个例子。钻石中每个碳原子和相邻 4 个原子都共用一个电子，在三维空间中，这些原子都被布置在彼此之间相同的角度上，正如图 列出。由于强烈的定向键，晶体十分坚硬。共价键另一个重要的连续分布是碳链。比如，在气体乙烯中， 个分子都是由共价键形成的，如图 示。但是，如果碳原子之间的双键被单键所取代并连接到其他两个相邻的碳原子上，这样就形成长链分子。结果形成了被称为聚乙烯的聚合物。 很多固体，比 如 化学键有混合离子共价键的特性。之前给出的例子 离子键和钻石的共价键都代表这些类型的纯键的情况。但是混合键更普遍。 两种或两种以上不同类型的金属熔化形成合金。这种情况下金属键是主导类型，但是，金属间的化合物可能来自合金，通常为硬颗粒。这些化合物有明确化学式，比如 们的键通常是金属键，离子键和共价键类型的结合。 键 副键的产生是由于一个静电偶极子的出现，而静电偶极子是由于基础键产生。举个例子，在水分子里，由于唯一的电子显著地偏向氧原子 一侧，氢原子一侧远离氧原子的共价键，从而带正电荷。整个分子的电荷守恒需要一个负电荷分子，如图 示。 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 13 图 种键被称为固定偶极键，发生在各种分子之间。这种键相对较弱，但有时足够使材料凝固成固体。水结冰就是个例子。副键所包含的水中的氢，它比其他的偶极键都要强，被称为氢键。 范德华键的产生是电子相对原子核的位置移动。电荷的不均匀分布导致了在分子或原子之间的弱吸引力。这种类型的键也被称为波动偶极子，不同于固定偶极键，因为偶极子在水分子中，在方向上不固定。这种类型的键允许惰性气体在低温下形成固体。 图 聚合物中，共价键形成分子链，将氢和其它原子附着在碳主链上。氢键和其它副键在分子链之间产生，用于防止分子链相互间的滑移。图 示为聚氯。副键的相对较弱造成了这些材料的低熔化温度，低强度和低刚度。 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 14 扬 州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）中期自查表 （中期教学检查用） 学生姓名 管宇航 学号 100007108 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 81001 班 指导教师 龚俊杰 职 称 副教授 设计（论文）题 目 4000 剪板机实验测试与有限元分析 个人精力 实际 投入 每天平均工作时 间 6 小时 迄今缺席天数 出勤率 % 指导教师每周指导次数 每周指导时间（小时） 未指导的周次及原因 毕 业 设 计（论文）工作进度（完成）内容及比重 已完成主要内容（ %） 待完成主要内容（ %） 存在问题及解决方案 指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 15 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）指导教师审阅意见表 设计（论文）题 目 4000 剪板机实验测试与有限元分析 学生姓名 管宇航 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 81001 班 指导教师姓名 龚俊杰 职称 副教授 得分 指导教师审阅意见： 指导教师签名： 年 月 日 管宇航 4000 剪板机实验测试与有限元分析 16 扬 州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）评阅人意见表 设计（论文）题目 4000 剪板机实验测试与有限元分析 学生姓名 管宇航 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 81001 班 评阅人姓名 职称 得分 评阅人意见： 评阅人签名： 年