常规力学基本知识

1、常规力学基本知识一金属材料在外力作用下的一般力学行为及特点。1弹性变形阶段：金属的弹性行为是晶体点阵内原子间的相互作用即相互引力和相互斥力作 用的结果，引力是由金属正离子和自由电子间的库仑引力所产生的，斥力是由正离子和正离 子，电子和电子间的斥力所产生的，引力和斥力相互矛盾并随原子间距的变化而变化。前者 力是使两原子靠近，后者力使两原子分开。无外力作用时，引力和斥力达到相互平衡，金属 就处于最低的能量状态，两原子处于稳定的平衡位置。在施加外力作用时，外力迫使两原子 靠近或分开，原有的平衡被破坏，在外力，引力和斥力之间建立起新的平衡，使原子稳定在 新的平衡位置上，产生了原子间距的变化，金属就发生

2、了变形。弹性变形就是外力克服原子 间作用力，使原子间距发生变化的结果，施加外力发生弹性变形，去除外力变形消失恢复原 状，因而弹性变形具有可逆性特点，同时在弹性变形过程中，不论是加载或卸载，其应力和 应变都保持单值的线性关系，所以弹性变形又具有单值性的特点，而且金属的弹性变形主要 发生在弹性变形阶段，在苏醒变形阶段也伴随着一定量的弹性变形，但两个阶段的弹性变形 总量很小，因而弹性变形也具有变形量很小的特点，总之弹性变形具有可逆性，单值性和变 形量很小的特点。另外，完整的弹性应是加载时立即变形，卸载时立即恢复原状，加载线与卸载线重合一致， 变形与时间没有关系，但实际金属由多晶体组成，各晶粒空间位向

3、不同，且材料成分和组织 的不均匀性以及各种缺陷的存在，从而形成各晶粒起始弹性变形的不一致性以及变形过程的 不均一性，这就出现了应变落后于应力以及应变和时间有关等现象，这些现象称为弹性的不 完整性，弹性的不完整性包括包申格效应，弹性滞后和弹性后效等。2塑性变形阶段：从塑性变形的物理过程可以看出，和弹性变形相比塑性变形是一种不可逆 变形，且变形量远大于弹性变形量。金属的塑性变形阶段除了塑性变形本身外还伴随着弹性变形和形变强化，因此应力-应变关 系不再是简单的直线关系，而是复杂的曲线关系。应力，温度和时间（或变形速度）是影响塑性变形的因素，应力，温度和时间的不同表现出 不同的塑性变形结果，因而金属塑

4、性变形是决定于应力，温度，时间的一个综合表现，这一 点在高温下显得更为突出，同时，塑性变形时的各种力学性能指标对材料成分，组织，结构 比较敏感。一般的说，金属的塑性变形主要是由切应力引起的，因为只有切应力才能使晶体产生滑移等 变形。此外，塑性变形还会引起形变强化，内应力以及一些物理性能的变化，如密度降低，电阻和 矫顽力增加等。综上所述，塑性变形与弹性变形相比其行为更为复杂，具有变形的不可逆性，变形曲线的 非线性，变形量较大等许多特点，只有切应力才能引起塑性变形，高温时间效应和性能指标 活泼等。3颈缩断裂阶段（金属的形变强化）：金属经塑性变形而引起强度升高的现象叫做形变强化或形变硬化，这里塑性变

5、形是强化的原 因，而强化是塑性变形的结果，强化的幅度除决定于塑性变形量外，还决定于材料的形变强 化性能。形变强化是金属材料在塑性变形过程中由于晶格畸变和位错的增值引起强度的提 高，形变强化是金属的一个重要性能，其有以下特点：形变强化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全。因机件在使用中，某些 薄弱部位因偶然过载会产生局部塑性变形，若此金属没有形变强化能力去限制塑性变形继续 发展，变形会一直流变下去，且因变形使截面积减小，过截应力越来越高，最后导致缩颈， 产生断裂。但形变强化性能会尽量阻止塑性变形继续发展，使过载部位的塑性变形只能发展 至一定程度即停止下来，从而保证机件的安全使用。形

6、变强化可使金属塑性变形均匀进行，保证冷变形工艺的顺利实现。在金属塑性变形时，由 于应力和材料性能的不均匀性，截面上各点的塑变起始时间和大小各不一样，如无形变强化 性能，先变形的部位就会流变下去，造成严重的不均匀塑变从而不能获得合格的冷变形金属 制品。但由于有了形变强化性能，哪里先变形它就在哪里阻止变形继续发展，并将变形推移 到别的位置，这样变形和强化的交替重复就构成了均匀塑性变形，从而获得了合格的冷变形 加工金属产品。形变强化可提高金属强度，和合金化热处理一样也是强化金属的重要工艺手段，尤其是对那 些不能热处理的金属材料，这种方法就成了最重要的强化手段。形变强化还可降低塑性，改善软钢的切削加工

7、性能。如低碳钢塑性好，切削时易产生粘刀现 象，表面加工质量差，此时可利用冷变形降低塑性，使切削容易脆离，改善切削性。二常规力学中有基本几种性能参数。1抗拉强度2屈服强度3延伸率4断面收缩率5规定残余伸长应力6规定比例极限7弹性极 限三 试样的测量（如：管状弧型圆棒状）面积的计算公式及数据的修约处理。1纵向弧型条状试样So=a0b01+ bo2 /6D（D-2a0）2圆型试样S0=1/4nd02（n值取 3.14）3矩型试样S0= a0b04整管试样S0=na0（D0-a0）5数据修约口诀：四舍六入五考虑，五后非零则进一，五后兼零视奇偶，遇奇则进偶则舍。四标距的种类，如何确定及计算（公式）及数据

8、的修约处理。1定标距2短标距3非比例标距五正确使用试验机，选盘，和使用引伸计及夹装试样，以及拉伸过程中对参数的影响。六 何谓屈服，屈服种类，如何控制屈服速度，屈服参数的计算及数据处理修约，没有屈服 现象怎么办。七何谓强度，强度的计算公式及数据的修约处理。1屈服强度试样在拉伸过程中，标距部分残余伸长达到原标距长度的规定数值时之负荷除以原横截面积 所得的应力。称为屈服强度。2抗拉强度试样在拉伸时，在拉断前的最大负荷所对应之应力，称为抗拉强度。抗拉强度表示金属材料 在拉力作用下抗破段的最大能力。八 延伸率的计算及数据的处理修约。延伸率的测定：1试样拉断后标距部分长度的测量：将试样拉断后的两段在拉断处

9、紧密对接起来，尽量使其 轴线位于一条直线上。如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试样拉断后的标距 部分长度内。A=(LL。)/ Lo九收缩率尺寸如何测量和计算公式及数据处理修约。1试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与横截面积的百分比。称为断面收缩率。2断面收缩率的测定试样拉断后颈缩处横截面积的测定：圆形试样在颈缩最小处两个相互垂直方向测量其直径， 用二者的算术平均值计算其面积；板状试样用颈缩处最大宽度乘以最小厚度，求得面积。拉 断后截面尺寸的测量精度及面积计算值的化整按试样尺寸的测定规定进行。3断面收缩率的计算公式计算：Z=(Fo-Fi)/ F0十拉伸过程中的几种失败现象，有失败现象该如何处理。一硬度1何谓硬度。2硬度的种类及计算公