非理想弹性与内耗-2010.ppt

材料物理性能 第一章 第三节非理想弹性与内耗 材料物理性能 第一章 理想弹性 完全弹性 非理想弹性 弹性不完整性 弹性 线性 同相位 单值 滞弹性 粘弹性 伪弹性及包申格效应 材料物理性能 第一章 1 滞弹性 定义 材料在加速加载或卸载后 随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能 材料物理性能 第一章 在弹性区域内单项快速加载 卸载会使应力 应变曲线形成封闭回线 称为弹性滞后环 材料物理性能 第一章 金属产生滞弹性的原因可能是与晶体中缺陷的移动有关 材料物理性能 第一章 滞弹性应用 测力弹簧传感元件 避免用滞弹性明显的材料 材料物理性能 第一章 2粘弹性 定义 质材料在外力作用下 弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为 特征 应变对应力的响应不是瞬时完成的 需要通过一个豫驰过程 但卸载后 应变恢复到初始值 不留下残余变形 材料物理性能 第一章 应力 应变与时间的关系 材料物理性能 第一章 高分子材料的粘弹性行为表现比较突出 原因 分子链段沿外力场逐渐舒展引起 在外力去除后这部分蠕变变形可以缓慢地恢复 材料物理性能 第一章 3 伪弹性 定义 在一定的温度条件下 当应力达到一定的水平后金属或合金产生应力诱发马氏体相变 伴随应力诱发相变产生大幅度的弹性变形的现象 材料物理性能 第一章 材料物理性能 第一章 伪弹性的机理示意图 材料物理性能 第一章 形状记忆合金的应用 材料物理性能 第一章 4 包申格效应 定义 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 然后再同向加载 规定残余伸长应力增加 反向加载 规定残余伸长应力降低的现象 材料物理性能 第一章 包申格效应的位错理论解释 金属产生少量变形 运动位错遇林位错而弯曲受阻 卸载 继续加载 反向加载 规定残余伸长应力增加 规定残余伸长应力减小 阻碍大 阻碍小 材料物理性能 第一章 消除包申格效应的方法 预先进行较大的塑性变形 或在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火 如钢在400 500 以上 包伸格应变大 滞后环面积小 材料疲劳寿命高 包伸格应变小 滞后环面积大 材料疲劳寿命低 薄板反向弯曲成型 大型输油气管道 材料物理性能 第一章 实际材料T10钢的包申格效应 条件 T10钢淬火350 回火拉伸时 曲线1 0 2 1130MPa曲线2事先经过预压变形再拉伸时 0 2 880MPa 材料物理性能 第一章 3 5内耗 描述 弹性变形时材料储存弹性能 弹性恢复时材料释放弹性能 循环变形过程没有能量损耗 在非理想弹性的情况下 由于应力和应变不同步 使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线 这个封闭回线称为弹性滞后环 说明加载时材料吸收的变形功大于卸载时材料释放的变形功 有一部分加载变形功被材料所吸收 这部分在变形过程中吸收的功称为材料的内耗 材料物理性能 第一章 内耗又表示材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力 材料物理性能 第一章 内耗产生的与材料微观组织结构和物理性能有关 定扎位错的非弹性运动间隙原子和或置换原子在应力作用下产生的应力感生有序化晶界迁移磁性变化 材料物理性能 第一章 内耗的测试方法 按照振动的频率大致可分为 低频 一般在0 5赫到几十赫 扭摆法 中频 千赫 共振摆法和高频 兆赫 超声脉冲回波法三类 材料物理性能 第一章 内耗应用 测定钢中的自由碳和氮 确定稀土元素在钢中 固溶