材料变形的四个阶段
大学材料科学基础第八章材料的变形与断裂(1)
六方晶系则需画图判定。
滑移系数量与金属的塑性 滑移系代表了晶体滑移时可能采取的空间取向，晶 体中滑移系数量越多，滑移时可能采取的空间取向就 越多，滑移就越容易进行，金属的塑性便越好。 面 心 立 方 金 属 ： Cu，Al，Au，Ag,，Ni，γ－Fe， 奥氏体钢，体心立方金属α－Fe，铁素体，Mo，Nb的 塑性很好，而密排六方金属Mg，Zr，Be，Zn的塑性 则较差。当然滑移系数量并不是决定金属塑性高低唯 一的因素，合金的成分、强度的高低、加工硬化的能 力等也会影响到金属的塑性。试验表明，奥氏体钢的 塑性要优于铁素体钢。
金属拉伸曲线分析。 1 弹性变形阶段：ζ－ε呈直线关系。
（弹）塑性变形阶段： ζ-ε不遵循虎克定律
2 均匀塑性变形阶段：屈服阶段：ε增加，ζ基本保 持不变， ζ－ε呈非线性关系。 3 颈缩阶段（局部变形阶段）：变形集中在局部区 域。 4 断裂阶段：从颈缩到断裂。
拉伸试验可以得到以下强度指标和塑性指标：
拉伸条件下滑移系上分切应力的计算。
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used herein under license.
θ－滑移面法线与拉伸轴的夹角
4 力轴作用在任意方向
二、孪晶（孪生）变形
孪生也是金属塑性变形的一种形式，一般情况下， 金属晶体优先以滑移的方式进行塑性变形，但是当滑 移难以进行时，塑性变形就会以生成孪晶的方式进行， 称为孪生。例如滑移系较少的密排六方晶格金属，当 处于硬取向时，滑移系难以开动，就常以孪生方式进 行变形。滑移系较多的fcc、bcc结构的金属一般不发 生孪生变形，但在极低的温度下变形或是形变速度极 快时，也会以孪生的方式进行塑性变形。 定义：晶体在难以进行滑移时而发生的另一种塑 性变形方式，其特点是变形以晶体整体切变的形式 进行而不是沿滑移系发生相对位移。
混凝土应力应变曲线四个阶段
混凝土应力应变曲线四个阶段1. 嘿，各位小伙伴们！今天咱们来聊一个特别有意思的话题——混凝土的应力应变曲线！别被这个名字吓到，其实它就像是混凝土的"人生经历"，分成了四个精彩的阶段！2. 第一阶段可以说是混凝土的"童年时期"，也叫弹性阶段。
这时候的混凝土特别乖巧，你对它施加多少压力，它就变形多少，完全是个听话的好孩子。
压力一撤走，它立马就恢复原样，就像是橡皮筋一样有弹性！3. 到了第二阶段，这就是混凝土的"叛逆期"啦！这时候混凝土开始耍小性子，变形不再规规矩矩。
科学家们管这叫弹塑性阶段。
就像青春期的孩子，有点不听话，但还不算太离谱。
内部已经开始产生细小的裂缝，就像青春期长痘痘一样！4. 第三阶段可热闹了，这是混凝土的"成年危机期"！裂缝越来越多，越来越大，混凝土开始不堪重负。
就像是一个工作压力特别大的上班族，快要崩溃的感觉。
这时候的应力应变关系完全变样了，科学家们叫它塑性阶段。
5. 最后的第四阶段，就是混凝土的"生命尽头"。
破坏阶段来临，裂缝像蜘蛛网一样遍布全身，混凝土就快要说再见了。
这个阶段特别短，就像流星划过天际一样转瞬即逝。
6. 有意思的是，这条应力应变曲线画出来，就像是一个人的人生轨迹。
开始是平稳上升，然后慢慢弯曲，最后急转直下。
看着这条曲线，我都能感受到混凝土的"心路历程"！7. 在第一阶段，混凝土就像是个充满活力的少年，承受压力的能力特别强。
这时候的应力和应变之间的关系，简直比数学老师画的直线还要直！8. 第二阶段开始时，混凝土内部已经在默默承受着压力。
就像是你心里藏着小秘密，表面看起来还是那么坚强，但内心已经开始发生变化了。
9. 到了第三阶段，混凝土就像是快要被生活压垮的中年人，明显感觉吃不消了。
这时候再加一点点压力，变形就会变得特别大，就像是最后一根稻草压垮骆驼！10. 第四阶段来得特别突然，就像人生的终点一样让人措手不及。
低碳钢拉伸试验的四个阶段的受力形态和屈服阶段作为设计标志的原因
低碳钢拉伸试验的四个阶段的受力形态和屈服阶段作为设
计标志的原因
一、低碳钢的拉伸试验人为地可以划分为四个阶段：
1、弹性阶段：这一阶段试件的变形完全是弹性变形，可以测出材料的弹性模量。
2、屈服阶段：卸去外力后，变形不能立刻恢复，这一阶段中，应力和应变不再成正比。
3、强化阶段：试件主要发生塑性形变，其变形量比在弹性阶段大得多，试件的横向尺寸在变小。
4、颈缩阶段：变形集中在试件的某一局部，纵向变形量显著增加，横截面面积显著减小。
二、将屈服阶段作为设计标志的原因有以下几点：
1、有强化阶段作为安全储备。
2、不致产生工程中不允许的过大变形。
3、实测值较为可靠。
4、可以近似沿用胡克定律。
材料物理性能复习总结
1、⏹拉伸曲线：⏹拉伸力F－绝对伸长△L的关系曲线。
⏹在拉伸力的作用下，退火低碳钢的变形过程四个阶段：⏹1）弹性变形：O～e⏹2）不均匀屈服塑性变形：A～C⏹3）均匀塑性变形：C～B⏹4）不均匀集中塑性变形：B～k⏹5）最后发生断裂。
k～2、弹性变形定义：⏹当外力去除后，能恢复到原形状或尺寸的变形－弹性变形。
⏹弹性变形的可逆性特点：⏹金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间具有单值线性关系，且弹性变形量都较小。
⏹橡胶态高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间不呈线性关系，且变形量较大。
⏹无论变形量大小和应力－应变是否呈线性关系，凡弹性形变都是可逆变形。
3、弹性比功：（弹性比能、应变比能），用a e 表示，⏹表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。
⏹一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
⏹物理意义：吸收弹性变形功的能力。
⏹几何意义：应力σ-应变ε曲线上弹性阶段下的面积。
4、理想弹性材料：在外载荷作用下，应力-应变服从虎克定律，即σ＝Eε，并同时满足3个条件，即：⏹①应变对于应力的响应是线性的；⏹②应力和应变同相位；⏹③应变是应力的单值函数。
⏹材料的非理想弹性行为：⏹可分为滞弹性、伪弹性及包申格效应等几种类型5、滞弹性(弹性后效)⏹滞弹性：是指材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的现象。
6、实际金属材料具有滞弹性。
⏹1）单向加载弹性滞后环⏹在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线会不重合（应力和应变不同步），形成一封闭回线，称为弹性滞后环。
⏹2）交变加载弹性滞后环⏹交变载荷时，若最大应力＜宏观弹性极限，加载速率比较大，则也得到弹性滞后环(图b)。
⏹3）交变加载塑性滞后环⏹交变载荷时，若最大应力＞宏观弹性极限，则得到塑性滞后环（图c）。
7、材料存在弹性滞后环的现象说明：材料加载时吸收的变形功> 卸载时释放的变形功，有一部分加载变形功被材料所吸收。
变形与断裂总结
第一章：单向静拉伸试验：是应用最广泛的力学性能试验方法之一。
1）可揭示材料在静载下的力学行为（三种失效形式）：即：过量弹性变形、塑性变形、断裂。
2）可标定出材料最基本力学性能指标：如：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等。
拉伸力－伸长曲线拉伸曲线：拉伸力F －绝对伸长△L 的关系曲线。
在拉伸力的作用下，退火低碳钢的变形过程四个阶段：1）弹性变形：O ～e2）不均匀屈服塑性变形：A ～C3）均匀塑性变形：C ～B4）不均匀集中塑性变形：B ～k5）最后发生断裂。
k ～第二章：弹性变形：当外力去除后，能恢复到原形状或尺寸的变形。
特点：可逆性、单值线性、同相位、变形量小本质：都是构成材料的原子(离子)或分子从平衡位置产生可逆位移的反映。
弹性模量E ：是表征材料对弹性变形的抗力，工程称材料的刚度.E 值越大，在相同应力下产生的弹性变形就越小。
弹性模量是结构材料的重要力学性能指标之一。
影响因素：1、键合方式 2、原子结构 3、晶体结构 4、化学成分 5.微观组织 6.温度 弹性模量 E 与切变模量 G 关系：(其中： ν－泊松比。
)比例极限σp ：是材料弹性变形按正比关系变化的最大应力，即拉伸应力一应变曲线上开始偏离直线时的应力值。
弹性极限：材料由弹性变形过渡到弹－塑性变形时的应力，当应力超过弹性极限σe 后，便开始产生塑性变形。
（比例极限σp 和弹性极限σe 与屈服强度的概念基本相同，都表示材料对微量塑性变形的抗力，影响因素也基本相同。
）弹性比功ae ：（弹性比能、应变比能）表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。
一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
物理意义：吸收弹性变形功的能力。
几何意义：应力σ -应变ε曲线上弹性阶段下的面积。
欲提高材料的弹性比功：提高σe ，或降低 E2E G ν=（1＋）弹簧钢：含碳较高并添加Si 、Mn 等合金元素强化基体，经淬火＋中温回火获得回火托氏体组织及冷变形强化，以提高其弹性极限，使弹性比功ae 和弹性提高。
材料力学性能重点总结
名词解释：1加工硬化：试样发生均匀塑性变形，欲继续变形则必须不断增加载荷，这种随着随性变形的增大形变抗力不断增大的现象叫加工硬化。
2弹性比功：表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
3滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随着时间延长产生附加弹性应变的现象。
4包申格效应：金属材料通过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于1%-4%），而后再同向加载，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。
5塑性：金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
常见塑性变形方式：滑移和孪生6弹性极限：以规定某一少量的残留变形为标准，对应此残留变形的应力。
7比例极限：应力与应变保持正比关系的应力最高限。
8屈服强度：以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%的残留变形的应力作为屈服强度。
9韧性断裂是材料断裂前发生产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的断裂过程，在裂纹扩展过程中不断的消耗能量。
韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并于主应力成45度角。
10脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑形变形，没有明显征兆，危害性很大。
断裂面一般与主应力垂直，端口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
11剪切断裂是金属材料在切应力作用下，沿着滑移面分离而造成的断裂，又分滑断和微孔聚集性断裂。
12解理断裂：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，总是脆性断裂。
13缺口效应：由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生变化，产生所谓“缺口效应“①缺口引起应力集中，并改变了缺口应力状态，使得缺口试样或机件中所受的应力由原来的单向应力状态改变为两向或者三向应力状态。
②缺口使得材料的强度提高，塑性降低，增大材料产生脆断的倾向。
8缺口敏感度：有缺口强度的抗拉强度σbm与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值. NSR=σbn / σs NSR越大缺口敏感度越小9冲击韧性：Ak除以冲击式样缺口底部截面积所得之商10冲击吸收功：式样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功以Ak表示，单位J11低温脆性：一些具有体心立方晶格或某些秘排立方晶格的金属，当温度降低到、某一温度时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这种现象称为低温脆性12 脆性转变温度：当温度降低时，材料屈服强度急剧增加，而塑形和冲击吸收功急剧减小。
钢材拉伸试验的四个阶段
钢材拉伸试验的四个阶段第一阶段：线弹性阶段钢材拉伸试验是一种常见的力学测试方法，用于评估材料的力学性能。
在进行钢材拉伸试验时，通常可以观察到四个明显的阶段。
第一个阶段被称为线弹性阶段，也被称为“Hooke's Law”阶段。
在这个阶段，当施加一定的拉力时，钢材会发生弹性变形，即使去除拉力后，材料也能恢复到原始形状。
这是因为在线弹性阶段，钢材内部的原子和分子之间的键结构仍然保持稳定，所以钢材表现出弹性行为。
第二阶段：屈服点阶段当继续增加拉力时，钢材会进入第二个阶段，即屈服点阶段。
在这个阶段，钢材开始发生可见的塑性变形，也就是说，即使去除拉力，材料也无法完全恢复到原始形状。
屈服点是指钢材开始发生塑性变形的拉力阈值。
在屈服点之前，材料的应力和应变呈线性关系，而在屈服点之后，应力和应变的关系不再是线性的。
屈服点是评估钢材抗拉强度的重要指标之一。
第三阶段：塑性变形阶段第三个阶段是钢材的塑性变形阶段。
在这个阶段，钢材会继续发生塑性变形，而且变形速度会逐渐加快。
这是因为钢材内部的晶粒和晶界开始发生滑动和重新排列，从而使钢材能够承受更大的拉力。
在塑性变形阶段，钢材的应力和应变的关系变得非常复杂。
钢材的应力不仅受到拉力的影响，还受到材料的形状、尺寸和加载速率等因素的影响。
因此，在进行钢材拉伸试验时，需要仔细控制这些因素，以确保测试结果的准确性。
第四阶段：断裂阶段最后一个阶段是断裂阶段。
在这个阶段，钢材的应力达到极限值，无法再承受更大的拉力。
钢材会发生断裂，从而导致试验结束。
断裂阶段的发生取决于材料的强度和韧性。
强度是指材料能够承受的最大应力，而韧性是指材料在断裂之前能够吸收的能量。
钢材的强度和韧性是评估其可靠性和适用性的重要指标。
总结钢材拉伸试验是评估钢材力学性能的重要方法之一。
通过观察钢材在拉伸过程中的四个阶段，我们可以了解钢材的线弹性行为、屈服点、塑性变形和断裂特性。
这些信息对于设计和选择合适的钢材材料具有重要意义。
材料变形阶段图
塑性材料和脆性材料在拉伸试验中，显示出来的力学性能有显著的不同。
塑性材料在拉伸试验中会出现四个阶段：
第一阶段，图中为一斜直线——称为弹性阶段，与P成正比例关系。
通常说弹性范围内指的就是这一阶段。
第二阶段，图中出现平台或波动——屈服阶段。
即使不增加负荷它仍继续发生明显的塑性变形。
规定这一段首次下降的最小荷载荷与初始截面积之比称为屈服强度σs。
第三阶段，钢材内部组织发生变化，抵抗变形能力又重新提高，称为强化阶段。
第四阶段，图中表现从最高点下降，同时试件在某一处出现相对明显缩小部分——颈缩阶段，最后，出现断裂。
脆性材料则变形很小，没有四个阶段，是一条较短曲线。
自试验开始，在很小变形下就出现断裂。
故只有最大载荷，也就是说只有强度极限σb。
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从此曲线上，可以看出低碳钢的变形过程有如下特点：
当应力低于σe 时，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，即试样处于弹性变形阶段，σe 为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。
当应力超过σe 后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。
如果卸载，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形，这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。
σs称为材料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限。
当应力超过σs后，试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。
当应力达到σb时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力σb称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。
在σb值之后，试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到σk 时试样断裂。
σk为材料的条件断裂强度，它表示材料对塑性的极限抗力。