材料力学性能学习之收获与体会

《材料的力学性能》学习之收获与体会

材料的力学性能通常是指材料的强度、硬度、塑性和韧性。《材料的力学性能》一书主要论述材料，包括金属材料和非金属材料，在不同形式的外力作用下，发生损伤、变形和断裂的过程、机制和力学模型。

通过本课程的学习，我收获颇多，特别是孙老师一自己的研究及实践成果为例，让我们更加真实、透彻地理解书中诸多概念、现象以及产生现象的原因，我们受益匪浅。学完本课程，逐渐明晰了本课程的重点，本课程重点包括三部分：第一部分主要是阐述金属的形变及断裂过程、机制和基本理论，材料在一次静加载条件下的力学性能。加载方式包括拉伸、弯曲、压缩和剪切等等，试件包括光滑件、切口试件和含裂纹的试件等，所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中的抗过载失效的能力或安全性。第二部分论述疲劳、蠕变、环境效应和磨损，这是机件常见的四种失效形式，材料对这四种失效形式的抗力将决定零件的寿命。第三部分是介绍复合材料、高分子材料和陶瓷材料的力学性能，从工程应用的观点，把本书分成了以上三部分，然而在学科内容上，各部分又有着紧密的联系。以上三部分内容又细分为十四章，每章都各自详细的介绍了自己的重点。下面是我根据老师所讲，总结的各章的重点。

第一章着重介绍材料的拉伸性能。本章开篇介绍拉伸试验，紧接着介绍脆性材料的拉伸性能和塑性材料的拉伸性能。脆性材料在拉伸断裂前只发生弹性变形，而不发生塑性变形，在弹性变形阶段应力与应变成正比。塑性材料的力学性能可以从其工程应力——工程应变曲线中得到理解和体会，根据工程应力——工程应变曲线可以确定材料的拉伸性能，包括材料的强度、塑性和韧性。

第二章着重讲弹性变形和塑性变形，而塑性变形又是孙老师强调的考研重点。金属材料在外力作用下发生尺寸或形状的变化，称为变形。若外力除去后，变形随之消失，这种变形即为弹性变形，弹性变形是可逆的。弹性变形里最重要的概念是弹性模量，影响弹性模量的因素是很多的，比如纯金属的弹性模量、合金元素、温度、加载速率、冷变形等，但是弹性模量却是最稳定的力学性能参数，对合金成分和组织的变化不敏感。一般情况下，弹性模量较大的合金，其硬度、熔点也相对较高。当外加的应力超过弹性极限，金属则会发生塑性变形。常见的塑性变形方式包括滑移、孪生、马氏体剪切转变，扩散蠕变和晶界迁移。通常晶体中的滑移系越多，这种金属的塑性就可能越好，而孪生虽然提供的直接塑性变形很小，但间接地贡献却很大。工程上应用的金属大多是多晶体，这些实用的金属材料有其自身的塑性变形特点：（1）各晶粒塑性变形的非同时性和不均一性。（2）各晶粒塑性变形的相互制约性与协调性。屈服现象是大多数金属材料都会有的，而要出现明显的屈服，则必须满足两个条件：材料中原始的可动位错密度小和应力敏感因数小。为使机件不致发生塑性变形而失效，常采用各种措施来提高屈服强度，为此要先了解影响屈服强度的各种因素，这些因素包括点阵阻力、位错间交互作用阻力、晶界阻力——细晶强化、固溶强化和第二相强化，它们共同作用决定了材料的屈服强度。绝大多数金属在室温下屈服后，要使塑性变形继续进行，必须不断增大应力，在其真应力——真应变曲线上表现为流变应力不断上升，这种现象称为形变强化。形变强化是金属得到广泛应用的原因之一，有很重要的技术意义：（1）形变强化与塑性变形配合，保证了金属材料在截面上的均匀变形，得到均匀一致的冷变形制品。（2）形变强化性能使金属制件在工作中具

有适当的抗偶然过载的能力，保证了机器的安全工作。（3）形变强化是生产上强化金属的重要的工艺手段。（4）形变强化可以降低低碳钢的塑性，改善其加工切削性能。

第三章主要介绍其他静加载下材料的力学性能。本章主要是试验，包括扭转试验、弯曲试验、压缩试验和剪切试验。机械和工程结构的很多零件是在扭矩、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、材料选用和制定热处理工艺的依据。

第四章主要介绍材料的硬度，包括布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，显微硬度和肖恩硬度。测定硬度的方法很多，主要有压入法，回跳法和刻线法三大类，而不同的方法测定的硬度具有不同的意义。

第五章主要介绍断裂。断裂是机械和工程构件失效的主要形式之一，它比其他的失效形式更具有危险性，可分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂的宏观特征，从理论上讲，是断裂前不发生塑性变形，而裂纹扩展速度很快，几近音速。脆性断裂的解理机制有解理断裂和晶间断裂。要充分理解断裂，必须先弄懂理论断裂强度和脆断强度理论，理论断裂强度是由原子间结合力决定，脆断强度理论是指假定在实际材料中存在着裂纹，当名义应力很低时，裂纹尖端的局部应力已经达到很高的数值，从而使裂纹快速扩展，并导致脆性断裂。另外一种断裂形式是延性断裂，其过程为“微孔形核——微孔长大——微孔聚合”，其微观形貌是韧窝形貌。工程上总是希望构件在韧性状态下工作，避免危险的脆性断裂。构件或材料是韧性或脆性状态，取决于材料本身的组织结构，应力状态，温度，加载速率等，并不是固定不变的，而是可以相互转化的。

第六章主要介绍切口强度与切口冲击韧性。机械和工程结构的零件，由于结构细节设计的需要，使构件的外形具有几何不连续性，即为切口，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。切口强度可用实验测定，也可以估算得出。对切口的敏感度要进行评估，综合考虑切口影响，对零件精心地设计和加工。本章的另一个重点就是冲击韧性和低温脆性。

第七章主要介绍断裂韧性。主要内容包括裂纹应力分析，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的途径等。

第八章主要阐述金属的疲劳。主要内容包括金属在对称循环应力和非对称循环应力下的疲劳，累计疲劳损伤和应变疲劳以及延寿技术，重点理解疲劳寿命曲线和循环加载的特征参数。

第九章主要讲材料在高温下的力学性能。主要介绍和讨论了高温蠕变现象，蠕变抗力和持久强度，蠕变损伤和断裂机制，应力松弛，高温疲劳以及疲劳和蠕变的交互作用等。还讨论了改善高温力学性能的途径，评价材料的高温力学性能指标。

第十章主要介绍环境介质作用下金属的力学性能。主要阐述材料的应力腐蚀断裂，氢脆和腐蚀疲劳的特征、评定指标及破坏机理，介绍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。

第十一章主要介绍金属的磨损与接触疲劳。重点内容包括磨损和接触疲劳的概念，磨损和接触疲劳的类型，磨损和解接触劳机制及影响因素。

最后三章简单的介绍了复合材料，高分子材料和陶瓷材料的力学性能，了解这些特殊材料的力学性能特征以及用途，展望这些材料的发展前景。

通过这门课的学习，我收获颇多。孙老师很认真的给我们讲，大家也都很努力的在学，由于时间仓促，难免有学得不牢固的地方，但是孙老师上课那种严谨

治学的态度给我们留下很深的印象，让我们对学习有了更深的认识。

《材料的力学性能》学习之收获与体会

学院：机械学院

专业：材料成型及控制工程

班级：2008061班

学号：200806102

姓名：刘工艺