《材料性能學》第2版全套PPT課件

《材料性能學》第2版全套PPT課件,材料性能學,材料,性能,全套,PPT,課件 材料性能學材料性能學1 課程的目的要求課程的目的要求 掌握材料各種性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律以及性能指標的工程意義，了解影響材料性能的主要因素及材料性能與化學成分、組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，基本掌握改善或提高材料性能指標、充分發(fā)揮材料性能潛力的主要途徑，以及材料或機件失效的基本方法，同時對材料性能測試原理、方法及相關(guān)儀器設(shè)備有所了解。2教材：教材：王從曾.材料性能學.北京:北京工業(yè)大學出版社.2004.3 主要參考書：主要參考書：張帆等，材料性能學(第2版)，上海：上海交通大學出版社，2014.4 成績評定方法成績評定方法 平時10,其中作業(yè)20，期末考試70（無故缺勤（無故缺勤三次三次，本門課程不及格），本門課程不及格）材料性能學的重點力學性能結(jié)構(gòu)材料物理性能功能材料宏觀-材料變形、斷裂，微觀-點缺陷-微孔-聚集，線缺陷-滑移松下充氣式 外骨骼我們對材料提出高強，高硬，耐溫，耐腐，絕緣和各種電，磁，光及生物相容性等等性能，使之可以廣泛應用于機械，電子，宇航，醫(yī)學工程等各個方面；如此高要求下仍出現(xiàn)意外。例如：挑戰(zhàn)者號航天飛機?；鸺七M器上面的一個 O 形環(huán)失效，航天服頭盔的盔殼由聚碳酸酯制成，它不僅能隔音（聲學）、隔熱（熱學）和防碰撞（力學），而且還具有減震好、重量輕的性能，頭盔面窗可以為航天員提供良好的視野（光學），不結(jié)霧、不結(jié)霜，以便隨時可以清晰看到飛船內(nèi)外的景象。材料的熱傳導化學性能第一章第一章 材料單向靜拉伸的力學性能材料單向靜拉伸的力學性能 Longyan UniversityLongyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線一 力伸長曲線拉伸試件的形狀及尺寸 標準圓柱形拉伸試件L05d0rd0L0Lcr 圓圓形形試樣試樣的主要尺寸及允的主要尺寸及允許許偏差偏差 （單單位位mm）試樣試樣直徑直徑d0標標距部距部分內(nèi)分內(nèi)d0的允的允許許偏差偏差標標距部分內(nèi)距部分內(nèi)最大與最小最大與最小直徑的允直徑的允許許差差值值標標距距長長度度L0平行部分平行部分長長度度Lc圓圓弧半徑弧半徑r短短試試樣樣長試長試樣樣單單，雙肩，雙肩30.050.015 d010 d0L0+d025680.10.02333101520250.20.054455Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線 矩形拉伸試件L05.65a0L011.3a0ra0L0Lcrb0Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線萬能試驗機萬能試驗機Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線圖圖1-1 低碳鋼的力伸長曲線低碳鋼的力伸長曲線 彈性變形、屈服變形、均勻塑性變形及不均勻集中塑性變形 4個階段。Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線圖圖1-2 幾幾種種典典型型材材料料的力伸長曲線的力伸長曲線曲線曲線5為橡膠類材料的力為橡膠類材料的力伸長曲線，其特伸長曲線，其特點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)生或產(chǎn)生很微小的塑性變形生或產(chǎn)生很微小的塑性變形 曲線曲線2為低合金結(jié)構(gòu)鋼（為低合金結(jié)構(gòu)鋼（16Mn）曲線曲線1 淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均勻塑性變形勻塑性變形 曲線曲線3為黃銅，有彈性變形、均勻塑性變?yōu)辄S銅，有彈性變形、均勻塑性變形和不均勻塑性變形形和不均勻塑性變形 曲線曲線4為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而沒有明顯的塑性變形沒有明顯的塑性變形 曲線曲線6為工程塑料，彈性變形，均勻塑為工程塑料，彈性變形，均勻塑性變形和不均勻集中塑性變形性變形和不均勻集中塑性變形 曲線曲線5為橡膠類材料的力為橡膠類材料的力伸長曲線，其特伸長曲線，其特點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)生或產(chǎn)生很微小的塑性變形生或產(chǎn)生很微小的塑性變形 曲線曲線2為低合金結(jié)構(gòu)鋼（為低合金結(jié)構(gòu)鋼（16Mn）曲線曲線1 淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均勻塑性變形勻塑性變形 曲線曲線3為黃銅，有彈性變形、均勻塑性變?yōu)辄S銅，有彈性變形、均勻塑性變形和不均勻塑性變形形和不均勻塑性變形 曲線曲線4為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而沒有明顯的塑性變形沒有明顯的塑性變形 曲線曲線6為工程塑料，彈性變形，均勻塑為工程塑料，彈性變形，均勻塑性變形和不均勻集中塑性變形性變形和不均勻集中塑性變形 曲線曲線5為橡膠類材料的力為橡膠類材料的力伸長曲線，其特伸長曲線，其特點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)點是彈性變形量很大，只有彈性變形而不產(chǎn)生或產(chǎn)生很微小的塑性變形生或產(chǎn)生很微小的塑性變形 曲線曲線2為低合金結(jié)構(gòu)鋼（為低合金結(jié)構(gòu)鋼（16Mn）曲線曲線1 淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均淬火、高溫回火后的高碳鋼。只有彈性變形、少量的均勻塑性變形勻塑性變形 曲線曲線3為黃銅，有彈性變形、均勻塑性變?yōu)辄S銅，有彈性變形、均勻塑性變形和不均勻塑性變形形和不均勻塑性變形 曲線曲線4為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而為陶瓷、玻璃類材料。只有彈性變形而沒有明顯的塑性變形沒有明顯的塑性變形 曲線曲線6為工程塑料，彈性變形，均勻塑為工程塑料，彈性變形，均勻塑性變形和不均勻集中塑性變形性變形和不均勻集中塑性變形 Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線圖圖1-3 低碳鋼的應力應變曲線低碳鋼的應力應變曲線比例極限比例極限p、彈性、彈性極限極限e、屈服點、屈服點s、抗拉強度抗拉強度b FA0 LL0 Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線如果以瞬時截面積如果以瞬時截面積A除其相應的拉伸力除其相應的拉伸力F，則可得到瞬時的真應力，則可得到瞬時的真應力S（S=FA）。同樣，當拉伸力）。同樣，當拉伸力F有一增量有一增量dF時，試樣在瞬時長度時，試樣在瞬時長度L的的基礎(chǔ)上變?yōu)榛A(chǔ)上變?yōu)長+dL，于是應變的微分增量應是，于是應變的微分增量應是de=dLL，則試棒自，則試棒自L0伸伸長至長至L后，總的應變量為后，總的應變量為式中的式中的e即為真應變。于是，工程應變和真應變之間的關(guān)系為即為真應變。于是，工程應變和真應變之間的關(guān)系為假定材料的拉伸變形是等體積變化過程，則真應力和工程應力之間就假定材料的拉伸變形是等體積變化過程，則真應力和工程應力之間就有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：AiliA 0l0i=F/Ai=F/(A0l0/li)Longyan University第一節(jié)第一節(jié) 力一伸長曲線和應力力一伸長曲線和應力應變曲線應變曲線 圖圖1-4 真應力真應變曲線真應力真應變曲線 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 一、彈性變形的本質(zhì)一、彈性變形的本質(zhì) 構(gòu)成材料的原子（離子）或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的構(gòu)成材料的原子（離子）或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的反映反映 圖1-5 離子間的相互作用力 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 二、彈性模數(shù)二、彈性模數(shù)拉伸拉伸時時=E，剪切，剪切時時=G，E和和G分分別為別為拉伸拉伸時時的的楊楊氏模氏模數(shù)和切數(shù)和切變變模數(shù)模數(shù)。在在應應力力應變應變關(guān)系的意關(guān)系的意義義上，當上，當應變?yōu)橐粋€單位時，彈性模應變?yōu)橐粋€單位時，彈性模數(shù)在數(shù)值上等于彈性應力，即彈性模數(shù)是產(chǎn)生數(shù)在數(shù)值上等于彈性應力，即彈性模數(shù)是產(chǎn)生100彈性彈性變形所需的應力。在工程中彈性模數(shù)是表征材料對彈性變變形所需的應力。在工程中彈性模數(shù)是表征材料對彈性變形的抗力，即材料的剛度，其值越大，則在相同應力下產(chǎn)形的抗力，即材料的剛度，其值越大，則在相同應力下產(chǎn)生的彈性變形就越小。生的彈性變形就越小。比彈性模數(shù)（比模數(shù)、比剛度）比彈性模數(shù)（比模數(shù)、比剛度）（一般適用于（一般適用于航空業(yè)航空業(yè)）材料的彈性模數(shù)與其單位體積質(zhì)量的比值材料的彈性模數(shù)與其單位體積質(zhì)量的比值 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 三、影響彈性模數(shù)的因素三、影響彈性模數(shù)的因素1、鍵合方式和原子結(jié)構(gòu)、鍵合方式和原子結(jié)構(gòu) 一般來說，在構(gòu)成材料聚集狀態(tài)的一般來說，在構(gòu)成材料聚集狀態(tài)的4種鍵合方式中，共價鍵、種鍵合方式中，共價鍵、離子鍵都有較高的彈性模數(shù)。無機非金屬材枓大多由共價鍵離子鍵都有較高的彈性模數(shù)。無機非金屬材枓大多由共價鍵或離子鍵以及兩種鍵合方式共同作用而成，因而有較高的彈或離子鍵以及兩種鍵合方式共同作用而成，因而有較高的彈性模數(shù)。金屬及其合金為金屬鍵結(jié)合，也有較高的彈性模數(shù)。性模數(shù)。金屬及其合金為金屬鍵結(jié)合，也有較高的彈性模數(shù)。而高分子聚合物的分子之間為分子鍵結(jié)合，分子鍵結(jié)合力較而高分子聚合物的分子之間為分子鍵結(jié)合，分子鍵結(jié)合力較弱，高分子聚合物的彈性模數(shù)亦較低。弱，高分子聚合物的彈性模數(shù)亦較低。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 圖圖1-6 金屬彈性模數(shù)的周期變化金屬彈性模數(shù)的周期變化 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 2 2晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu) 單晶體材料的彈性模數(shù)在不同晶體學方向上呈各向異性，單晶體材料的彈性模數(shù)在不同晶體學方向上呈各向異性，即沿原子排列最密的晶向上彈性模數(shù)較大，反之則小。如即沿原子排列最密的晶向上彈性模數(shù)較大，反之則小。如-Fe-Fe晶體沿晶體沿111111晶向，晶向，E=2.7E=2.710105 5MPaMPa，而沿，而沿100100方向，方向，E=1.25E=1.2510105 5MPaMPa。MgOMgO晶體在室溫下沿晶體在室溫下沿111111晶晶向，向，E=3.48E=3.4810105 5MPaMPa，而，而100100晶向，晶向，E=2.48E=2.4810105 5MPaMPa。多晶體材料的彈性模數(shù)為各晶粒的統(tǒng)多晶體材料的彈性模數(shù)為各晶粒的統(tǒng)計平均值，表現(xiàn)為各向同性，但這種各向同性稱為偽各向計平均值，表現(xiàn)為各向同性，但這種各向同性稱為偽各向同性。非晶體材料，如非晶態(tài)金屬、玻璃等，彈性模量是同性。非晶體材料，如非晶態(tài)金屬、玻璃等，彈性模量是各向同性的。各向同性的。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 3 3化學成分化學成分 與純金屬相比，合金的彈性模數(shù)將隨組成元素的質(zhì)量與純金屬相比，合金的彈性模數(shù)將隨組成元素的質(zhì)量分數(shù)分數(shù)(w)(w)、晶體結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)的變化而變化。、晶體結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)的變化而變化。對于固溶體合金，彈性模數(shù)主要取決于溶劑元素的性對于固溶體合金，彈性模數(shù)主要取決于溶劑元素的性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)。隨著溶質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)的增加，雖然固溶質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)。隨著溶質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)的增加，雖然固溶體的彈性模數(shù)發(fā)生改變，但在溶解度較小的情況下一般變體的彈性模數(shù)發(fā)生改變，但在溶解度較小的情況下一般變化不大，例如碳鋼與合金鋼的彈性模數(shù)相差不超過化不大，例如碳鋼與合金鋼的彈性模數(shù)相差不超過5 5。在兩相合金中，彈性模數(shù)的變化比較復雜。它與合金成在兩相合金中，彈性模數(shù)的變化比較復雜。它與合金成分，第二相的性質(zhì)、數(shù)量、尺寸及分布狀態(tài)有關(guān)。例如在分，第二相的性質(zhì)、數(shù)量、尺寸及分布狀態(tài)有關(guān)。例如在鋁中加入鋁中加入Ni(w=15Ni(w=15)、Si(w=13Si(w=13)，形成具有較高彈性模，形成具有較高彈性模數(shù)的金屬間化合物，使彈性模數(shù)由純鋁的約數(shù)的金屬間化合物，使彈性模數(shù)由純鋁的約6.56.510104 4MPaMPa增增高到高到9.389.3810104 4MPaMPa。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 4微觀組織微觀組織 對于金屬材料，在合金成分不變的情況下，顯微組織對對于金屬材料，在合金成分不變的情況下，顯微組織對彈性模數(shù)的影響較小，晶粒大小對彈性模數(shù)的影響較小，晶粒大小對E E值無影響。鋼經(jīng)過淬火值無影響。鋼經(jīng)過淬火后后E E值雖有所下降，但回火后值雖有所下降，但回火后E E值又恢復到退火狀態(tài)的數(shù)值。值又恢復到退火狀態(tài)的數(shù)值。第二相對第二相對E E值的影響視其體積比例和分布狀態(tài)而定，大致可值的影響視其體積比例和分布狀態(tài)而定，大致可按兩相混合物體積比例的平均值計算，對鋁合金的研究表明，按兩相混合物體積比例的平均值計算，對鋁合金的研究表明，具有高具有高E E值的第二相粒子可以提高合金的彈性模數(shù)，鈹青銅值的第二相粒子可以提高合金的彈性模數(shù)，鈹青銅時效后時效后E E值可提高值可提高2020以上，但對于作為結(jié)構(gòu)材料使用的大以上，但對于作為結(jié)構(gòu)材料使用的大多數(shù)金屬材料，其中第二相所占比例較小的情況下，可以忽多數(shù)金屬材料，其中第二相所占比例較小的情況下，可以忽略其對略其對E E值的影響。冷加工可降低金屬及合金的彈性模數(shù)，值的影響。冷加工可降低金屬及合金的彈性模數(shù)，但一般改變量在但一般改變量在5 5以下，只有在形成強的織構(gòu)時才有明顯以下，只有在形成強的織構(gòu)時才有明顯的影響，并出現(xiàn)彈性各向異性。的影響，并出現(xiàn)彈性各向異性。因此，作為金屬材料剛度代因此，作為金屬材料剛度代表的彈性模數(shù)，是一個組織不敏感的力學性能指標表的彈性模數(shù)，是一個組織不敏感的力學性能指標。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 工程陶瓷彈性模數(shù)的大小與構(gòu)成陶瓷的相的種類、粒度、工程陶瓷彈性模數(shù)的大小與構(gòu)成陶瓷的相的種類、粒度、分布、比例及氣孔率有關(guān)。因此作為復雜多相體的陶瓷材料分布、比例及氣孔率有關(guān)。因此作為復雜多相體的陶瓷材料其彈性模數(shù)的理論計算非常困難，一般是通過實際測量而獲其彈性模數(shù)的理論計算非常困難，一般是通過實際測量而獲得。氣孔率對陶瓷的彈性模數(shù)的影響大致可用下式表示：得。氣孔率對陶瓷的彈性模數(shù)的影響大致可用下式表示：E=EE=E0 0(1-1.9(1-1.9p p+0.9+0.9p p2 2)式中：式中：E E0 0為無氣孔時的彈性模數(shù)；為無氣孔時的彈性模數(shù)；p p為氣孔率?？梢婋S為氣孔率?？梢婋S著氣孔率的增加，陶瓷的著氣孔率的增加，陶瓷的E E值下降。值下降。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 高分子聚合物高分子聚合物 圖圖1-7炭黑填料對天然橡膠彈性模數(shù)的影響炭黑填料對天然橡膠彈性模數(shù)的影響Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 復合材料是特殊的多相材料。對于增強相為粒狀的復合材料，復合材料是特殊的多相材料。對于增強相為粒狀的復合材料，其彈性模數(shù)隨增強相體積分數(shù)的增高而增大。對于單向纖維增強其彈性模數(shù)隨增強相體積分數(shù)的增高而增大。對于單向纖維增強復合材料，其彈性模數(shù)一般用宏觀模量表示，分別為縱向彈性模復合材料，其彈性模數(shù)一般用宏觀模量表示，分別為縱向彈性模量量E E1 1、橫向彈性模量、橫向彈性模量E E2 2，E El l和和E E2 2分別用下式表示：分別用下式表示：式中：式中：E Ef f、E Emm分別為纖維和基體的彈性模數(shù)，分別為纖維和基體的彈性模數(shù)，V Vf f、V Vmm分別為纖維和分別為纖維和基體的體積分數(shù)。很顯然無論是縱向彈性模數(shù)還是橫向彈性模數(shù)，基體的體積分數(shù)。很顯然無論是縱向彈性模數(shù)還是橫向彈性模數(shù)，均與構(gòu)成復合材料的纖維和基體的彈性模數(shù)及體積分數(shù)有關(guān)。均與構(gòu)成復合材料的纖維和基體的彈性模數(shù)及體積分數(shù)有關(guān)。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 5 5 溫度溫度 一般說來，隨著溫度的升高，原子振動加劇，體積膨脹，原子間距增大，結(jié)合力減弱，使材料彈性模數(shù)降低。例如，碳鋼加熱時，溫度每升高l00，E值下降35。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 高分子聚合物的物理性質(zhì)與溫度和時間有密切的關(guān)系。隨著溫度的變化，在一些特定的溫度區(qū)間，某些力學性質(zhì)會發(fā)生突然的改變，這種變化稱為高聚物的力學狀態(tài)轉(zhuǎn)變。例如，由玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變、由橡膠態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變等。隨著高聚物力學狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，其彈性模數(shù)也相應產(chǎn)生很大的變化 Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 圖1-9 聚合物的E-T曲線 此外，橡膠的彈性模數(shù)隨溫度的升高略有增加，這一點與其他材料不同。其原因是溫度升高時，高分子鏈的分子運動加劇，力圖恢復到卷曲的平衡狀態(tài)的能力增強所致。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 6 6加載條件和負荷持續(xù)時間加載條件和負荷持續(xù)時間 加載方式（多向應力），加載速率和負荷持續(xù)時間對金屬、陶瓷類材料的彈性模數(shù)幾乎沒有影響。因為這類材料的彈性變形速度與聲速相同，遠超過常見的加載速率，負荷持續(xù)時間的長短也不會影響到原子之間的結(jié)合力。只有陶瓷材料的壓縮彈性模數(shù)高于拉伸彈性模數(shù)，這一點與金屬材料不同。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 高分子聚合物材料的彈性模數(shù)與時間的關(guān)系與其對溫高分子聚合物材料的彈性模數(shù)與時間的關(guān)系與其對溫度的關(guān)系相似，一般說來，隨著負荷時間的延長，度的關(guān)系相似，一般說來，隨著負荷時間的延長，E E值逐值逐漸下降。在此情況下把高聚物的彈性模數(shù)稱為松弛模數(shù)。漸下降。在此情況下把高聚物的彈性模數(shù)稱為松弛模數(shù)。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 t=0 t=0時，材料受到應力作用產(chǎn)生瞬時應變，時，材料受到應力作用產(chǎn)生瞬時應變，高分子鍵內(nèi)的鍵角和鍵長立即發(fā)生變化，這時的高分子鍵內(nèi)的鍵角和鍵長立即發(fā)生變化，這時的E E值為玻璃態(tài)的值為玻璃態(tài)的E E值。經(jīng)過一段時間以后，卷曲的值。經(jīng)過一段時間以后，卷曲的高分子鏈通過鏈段運動逐步舒展，高彈性變形逐高分子鏈通過鏈段運動逐步舒展，高彈性變形逐步增加，應力不斷下降，此時步增加，應力不斷下降，此時E E值相當于由玻璃值相當于由玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變的態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變的E E值。時間進一步延長時，高值。時間進一步延長時，高分子鏈間發(fā)生相互滑移，整鏈發(fā)生運動，產(chǎn)生粘分子鏈間發(fā)生相互滑移，整鏈發(fā)生運動，產(chǎn)生粘性流動，材料的彈性模數(shù)降得很低。因此高分子性流動，材料的彈性模數(shù)降得很低。因此高分子聚合物的彈性模數(shù)常用加載一段時間后的數(shù)值聚合物的彈性模數(shù)常用加載一段時間后的數(shù)值E E（t t）表示，稱為）表示，稱為t t秒松弛模數(shù)，如秒松弛模數(shù)，如10s10s模數(shù)等。模數(shù)等。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 四、比例極限與彈性極限 比例極限p是保證材料的彈性變形按正比關(guān)系變化時最大應力，即在拉伸應力-應變曲線上開始偏離直線時的應力值 式中：Fp為比例極限對應的試驗力，A0為試棒的原始截面積。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 彈性極限e是材料由彈性變形過渡到彈-塑性變形時的應力，此時材料開始產(chǎn)生塑性變形。式中：Fe為彈性極限時對應的試驗力，A0為試棒的原始截面面積。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 實際上，p、e只是一個理論上的物理定義，因為對于實際使用的工程材料，用普通的測試方法很難測出準確而唯一的比例極限和彈性極限數(shù)值。因此，為了便于實際測量和應用，應以發(fā)生非比例伸長值作定義，故p的新定義在國家標準中稱為“規(guī)定非比例伸長應力”，即試驗時非比例伸長達到原始標距長度規(guī)定的百分比時的應力，表示此應力的符號附以角注說明，例如p0.01、p0.05分別表示規(guī)定非比例伸長率0.01、0.05時的應力。從這個意義上來說，比例極限和彈性極限已沒有質(zhì)的區(qū)別，只是非比例伸長率大小不同而己。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 p、e的工程意義是：對于要求服役時其應力應變關(guān)系嚴格遵守線性關(guān)系的機件，如測力計彈簧，是依靠彈性變形的應力正比于應變的關(guān)系顯示載荷大小的，則應以比例極限作為選擇材料的依據(jù)；對于服役條件不允許產(chǎn)生微量塑性變形的機件，設(shè)計時應按彈性極限來選擇材料。Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 五、彈性比功五、彈性比功 彈性比功又稱為彈性比能或應變比能，用彈性比功又稱為彈性比能或應變比能，用ae表示，是材表示，是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。一般可用材料彈性料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。一般可用材料彈性變形達到彈性極限時單位體積吸收的彈性變形功表示。變形達到彈性極限時單位體積吸收的彈性變形功表示。圖1-10 彈性比功 2 2Longyan University第二節(jié)第二節(jié) 彈性變形及其性能指標彈性變形及其性能指標 欲提高材料的彈性比功，途徑有二，即或者提欲提高材料的彈性比功，途徑有二，即或者提高高e，或者降低，或者降低E。對于一般的工程材料，彈性模數(shù)。對于一般的工程材料，彈性模數(shù)不易改變，尤其是金屬材料，因此常用提高材料彈不易改變，尤其是金屬材料，因此常用提高材料彈性極限的方法來提高彈性比功。性極限的方法來提高彈性比功。作為減振或儲能元件，彈簧得到廣泛應用，所以作為減振或儲能元件，彈簧得到廣泛應用，所以彈簧材料應具有較高的彈性比功。由于彈簧鋼經(jīng)合理彈簧材料應具有較高的彈性比功。由于彈簧鋼經(jīng)合理的冷加工或熱處理后具有較高的彈性極限，使彈性比的冷加工或熱處理后具有較高的彈性極限，使彈性比功提高，所以常用來制作各種彈簧。磷青銅或鈹青銅功提高，所以常用來制作各種彈簧。磷青銅或鈹青銅常用來制作儀表彈簧，這除了因為它們無鐵磁性外，常用來制作儀表彈簧，這除了因為它們無鐵磁性外，主要是因為他們有高的彈性比功。另外，橡膠有低彈主要是因為他們有高的彈性比功。另外，橡膠有低彈性模數(shù)和高的彈性應變，因而也有較大的彈性比功，性模數(shù)和高的彈性應變，因而也有較大的彈性比功，因而常用來作為減振和儲能元件，例如電子器件中按因而常用來作為減振和儲能元件，例如電子器件中按鈕彈簧等。鈕彈簧等。