材料动力学_CH1概论

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ch1_塑性力学引言

ch1_塑性力学引言

近40年来,在塑性力学的应用方面,主要是在板壳 和结构的弹塑性分析、极限分析和金属的塑性成型方面 取得了出色的成果。特别是由于电子计算技术的发展, 为塑性力学的研究和应用拓展了广阔的前景。对求解弹 塑性问题,有限单元法是一个有效的方法。1960年,提 出的初始荷载法可以作为有限单元法解弹塑性问题的基 础。
塑性力学仍然是一门年轻的学科。目前,理想塑性的塑 性力学已臻于定型的阶段。但是,具有加工硬化的塑性力学 至今仍是正在发展中的研究课题,与定型阶段还有相当大的 距离。 由弹性力学到塑性力学,表明了人们对材料力学性质的 认识和运用上的一个发展。作为固体力学的一个独立分支, 近40来,塑性力学在理论上和方法上都得到迅速的发展和广 泛的应用。随着生产和科学技术的发展,塑性力学定会获得 更好、更多的发展。
塑性力学
主要参考书:
塑性力学基础(机械工业出版社 蒋咏秋 穆霞英1981) 塑性力学 (同济大学出版社 夏志皋1991) 塑性力学引论(王仁 黄文彬 1982) 塑性力学 (中国建材工业出版社,杨桂通 2002)
2013年7月28日
第一章
1、材料的变形
变形 弹性变形
绪论
弹性后效
非弹性变形 永久变形 流态变形(如:儒变)
线性硬化刚塑性模型 对弹性应变比塑性应变小得多而且强化性质明显 的材料,可用倾斜直线代替实际曲线 此外,还有一些关于应力应变的经验公式。
6、塑性力学对工程实践的意义
(1) 塑性力学是一门在生产中发展起来的学科,它又直接
为生产服务的,在工程实际中有广泛的应用。例如用于研究
如何发挥材料强度的潜力,如何利用材料的塑性性质,以便 合理选材精定加工成形工艺。
弹性后效:在非弹性变形当中,有一部分(DC)会随时间而慢 慢消失。这种现象称为弹性后效。 永久变形:在非弹性变形当中,不能随时间而慢慢消失的部分 (OD)叫永久变形。

CH1互换性及标准化概论

CH1互换性及标准化概论

按互换的部位可分为 部件或机构与其相配件间的互换性。 外互换 部件或机构与其相配件间的互换性。如滚动轴承内 圈与轴、 圈与轴、外圈与轴承孔的配合 部件或机构内部组成零件间的互换性。 内互换 部件或机构内部组成零件间的互换性。如滚动轴承 外圈滚道直径与滚珠(滚柱) 内、外圈滚道直径与滚珠(滚柱)直径的装配 为使用方便,滚动轴承的外互换采用完全互换; 为使用方便,滚动轴承的外互换采用完全互换;而其内 互换则因其组成零件的精度要求高,加工困难, 互换则因其组成零件的精度要求高,加工困难,故采用分 组装配, 组装配,为不完全互换
本身的零部件 加工和检验用的刀、 加工和检验用的刀、夹、量具及机床等 使用性能 防止数值传播的紊乱 把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道 优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行 协调、简化和统一的一种科学的数值标准。 协调、简化和统一的一种科学的数值标准。
优先数系由一些十进制等比数列构成,代号为 Rr 优先数系由一些十进制等比数列构成, R5 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10 10 q10 = 10 ≈ 1 .25 R10 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10 q 20 = 20 10 ≈ 1 .12 R20 R40 q 40 = 40 10 ≈ 1 .06
在生产中,为了满足用户各种各样的要求, 在生产中,为了满足用户各种各样的要求,同一品 种同一参数还要从大到小取不同的值, 种同一参数还要从大到小取不同的值,从而形成不同规 格的产品系列
例:普通车床加工最大直径 φ320,φ400,φ500, φ320,φ400,φ500,φ630 R10系列 系列) (R10系列) 形成产品系列
二、互换性在机械制造生产中的作用

材料学概论基础知识点总结

材料学概论基础知识点总结

材料学概论基础知识点总结一、材料学概论概念及发展历程材料学是一门研究材料结构、性能、加工工艺及应用的学科,是现代工程技术和科学研究的基础。

材料学的研究对象主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。

材料学概论是材料学的基础课程,主要介绍材料学的基本概念、发展历程、分类、性能和应用等内容。

材料学的发展可以追溯到古代,人类在生产和生活中使用各种原始材料制作工具、器物、建筑等。

随着工业革命的到来,材料学得到了迅速的发展,尤其是在20世纪以来,材料科学和工程学得到了迅速发展,涌现了一大批优秀的材料科学家和工程师,推动了材料学的发展。

二、材料的分类和基本性能1. 材料的分类材料按其化学成分和组织结构可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。

根据材料的性能和用途,还可以进一步细分为结构材料、功能材料和特种材料等。

金属材料是由金属元素组成的材料,具有亲密的金属结合,通常具有优良的导电性、导热性和塑性等特点,广泛应用于工程技术中。

无机非金属材料是由非金属元素或其化合物组成的材料,主要包括陶瓷、硅酸盐、玻璃等,具有高硬度、抗热、抗腐蚀等特点,广泛应用于建筑、电子、化工等领域。

有机高分子材料是由含碳的高分子化合物组成的材料,主要包括塑料、橡胶、纤维等,具有轻质、良好的可塑性和绝缘性能,广泛应用于包装、建筑、医疗、轻工等领域。

复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料,具有多种材料的优点,广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育用品等领域。

2. 材料的基本性能材料的性能是材料的重要特征,反映了材料在特定工程条件下的行为。

材料的基本性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热性能、电性能等。

力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性、抗疲劳性等,是材料抵抗外部力量影响的能力。

物理性能包括密度、导热性、导电性、磁性、光学性能等,是材料与外部物理环境相互作用的特性。

化学性能包括腐蚀性、氧化性、渗透性等,是材料与各种化学介质相互作用的特性。

(最新整理)ch1复合材料的有效性质和均质化方法解析

(最新整理)ch1复合材料的有效性质和均质化方法解析
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均匀化(Homogenization)
均匀化(Homogenization)的目的是确定非均匀 材料的等效均匀介质的特征,根据局部本构关系 和相关的局部变量表达式,得到描述RVE整体 特征的宏观量。
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细观力学的理论分析主要解决两个问题
代表单元所对应的均质化等效介质的等效模量 均质化等效介质的等效强度
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等效模量就是建立平均应力和平均应变之间的关系
平均应力 细观本构
V1VxdV
xSx:x
线弹性
等效柔度
Seff : 即 Seff :
N相材料组成的复合材料,令第r相材料的平均应力
和宏观应力满足
A r ij
r ijkl kl
第r相材料的体积百分比为cr ,则有效柔度满足
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2. 基于离散微观结构的研究方法 周期性微观场方法(periodic micro-field approaches) 材料模型:真实的非均匀材料被近似为各组分周期 性排列、无限延伸; 适用范围:研究非均匀材料的非线性特性和本构模 型,给出胞元内局部应力应变微观场; 局 限 性:不适合研究宏观裂纹与微结构之间的相 互作用,计算费用高。
2)在不同载荷作用下,分析代表性体积单元的力学响 应,确定边界条件及细观应力场和应变场,用均匀化方法 寻找宏观均匀材料的性能,即有效材料的性能。
3)根据前面得到的结果,对结构进行整体分析,将研
2究021/结7/26果作为工程设计的依据。
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代表单元(Representative Volume Element)
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等效模量就是建立平均应力和平均应变之间的关系

ch-1材料与工艺概论

ch-1材料与工艺概论

合金
平面 生长(异质)
• 几种晶体管的基本结构
台面
Schottky
合金 生长(异质) 平面1
平面2
MOS
1)、简单的Bipolar IC 结构 隔离、基区、发射区、钨塞、集电区
• References:(Processing)
1. The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication, By Stephen A. Campbell, (Oxford, 2nd Edition, 2001)
2. Silicon VLSI Technology—Fundamentals, Practice and Modeling, By Lame D. Plummer et al, (Pearson Education, , 2000)
– 第一单元:热处理和局域掺杂技术
• 第二章:扩散掺杂技术(Ch3) • 第三章:热氧化技术(Ch4) • 第四章:离子注入技术(Ch5) • 第五章:快速热处理技术(Ch6)
– 第二单元:图形加工技术
• 第六章:图形转移技术(光刻技术)(Ch7~9) • 第七章:图形刻蚀技术(Ch10~)
– 第三单元:薄膜技术
5. 半导体制造技术,Michael Quirk, Julian Serda (科学出版社,1999) Semiconductor Manufacturing Technology, (Prentice Hall, 2001)
6. 微电子技术工程—材料、工艺与测试,刘玉岭 等,(电子工 业出版社, 2004)
3. Silicon Processing,By Stanley Wolf and Richard N. Tauber, (Lattice Press,2000)

材料动力学

材料动力学

材料动力学
材料动力学是研究物质内部结构和性质变化的学科,其重点是材料的相变、形变和扩散等动力学过程。

这些动力学过程不仅涉及到材料的宏观性质变化,也涉及到材料的微观结构变化。

材料动力学的研究对于提高材料性能、制定材料加工工艺和改进材料设计具有重要意义。

首先,材料动力学研究可以帮助我们更好地理解材料的相变过程。

相变是材料内部由一种相转变为另一种相的过程,常见的相变有固态相变、液态相变和气态相变等。

材料动力学研究可以通过对相变过程中的结构和性质变化进行实验和理论分析,揭示相变过程中的微观机制,从而指导材料的制备和改进工艺。

其次,材料动力学研究对于材料的形变行为的理解具有重要意义。

形变是材料内部结构的变化,包括弹性变形、塑性变形和断裂等。

材料动力学研究可以通过实验和理论模拟分析材料在受力下的形变行为,从而揭示材料的力学性能和断裂机理,为制造高强度和高韧性材料提供理论依据。

此外,材料动力学研究还可以帮助我们理解材料中的扩散现象。

扩散是指物质在均匀浓度梯度下的自发传递过程,是材料中各种物质交换的基础。

材料动力学研究可以通过实验和理论计算分析材料中不同物质的扩散速率、扩散路径和扩散机制,从而指导材料的制备和改进。

总之,材料动力学研究是一门综合性的学科,涉及到材料的相变、形变和扩散等多个方面。

材料动力学的研究可以帮助我们
更好地理解和改善材料的性能,为制备高性能材料提供理论支持,同时也为制定材料加工工艺和改进材料设计提供重要依据。

材料动力学的发展将进一步推动材料科学的进步和技术的发展。

ch1 材料结构的基本知识[1]

ch1 材料结构的基本知识[1]
一、原子的电子排列 二、元素周期表及性能的周期性变化 元素的物理性质(熔点、线膨胀系数)、化学 性质(电负性)及其原子半径都呈现周期性变化
根据量子力学,各个壳层的S态、P态中电子的充 满程度对该壳层的能量水平起着重要作用。
价电子: 电负性:用来 衡量原子吸引 电子能力的参 数。
§1.2 原子间的结合键(interatomic bonding)
第一章 材料结构的基本知识
材料的分类
按使用性能分: 结构材料: (强度、塑性、韧性等 力学性能) 功能材料: (电、磁、光、热等 物理性能) 按组成分: 金属材料 (metals) 陶瓷材料 (ceramics)
高分子材料 (polymers)
复合材料 (composites)
材料科学与工程的四个要素 材料使用 性 能 performa nce
2.合金:指两种或两种以上的金属或金属与非金属 经熔炼、烧结或用其它方法组合而成的具有金属特 性的物质。如:铜镍合金、碳钢、合金钢、铸铁
组元:组成合金的最基本的、独立的物质。 如:Cu-Ni合金,Fe-FeS合金 二元合金:如:Fe-C二元系合金 三元合金:如:Fe-C-Cr三元系合金 多元合金
Cl与Na形成离子键
一种材料由两种原子组成, 且一种是金属,另一种是 非金属时容易形成离子键 的结合(如左图)。由NaCl 离子键的形成可以归纳出 离子键特点如下: 1.金属原子放弃一个外 层电子,非金属原子得到 此电子使外层填满,结果 双双变得稳定。 2.金属原子失去电子带 正电荷,非金属原子得到 电子带负电荷,双双均成 为离子。 3. 离子键的大小在离子 周围各个方向上都是相同 的,所以,它没有方向性
§1.1
原子结构
一、原子的电子排列
核外电子的分布与四个量子数有关,且服从两个基本 原理: 1.Pauli不相容原理(Pauli principle) :一个原子中 不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。 2.能量最低原理:电子总是优先占据能量低的轨道,使 系统处于最低能量状态。

2015 AFM ch1 功能材料概论课件

2015 AFM ch1 功能材料概论课件

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第1章 功能材料概论
1. 现代文明的三大支柱-----能源、信息、材料。
2. 材料是一切技术发展的物质基础。
1986年我国制定的《高技术发展计划纲要》, 被列入的七个技术群:生物技术、信息技术、激 光技术、航天技术、自动化技术、新能源技术和
新材料技术。
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一、材料科学及其发展
1、 材料概念 ☞可用来制造有用构件、器件或物品的物质。 师昌绪主编:《材料大辞典》 ☞“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机 器、器件、结构和产品” 美国科学院、工程院 联合编写《材料:人类的需求》
先进功能材料
Adv. Func. Mater.
兰州理工大学材料学院
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主要参考资料
References
1. 《先进功能材料》 李弘,(化学工业出版社,2010) 2. 《功能材料学》周馨我 (北京理工大学出版社,2002)
3. 《新型功能材料》 贡长生,张克立(化学工业出版社,2001)
4. 《信息功能材料》赵连城 等(哈工大出版社,2005 1st ed.) 5. 《电子材料导论》李言荣等,清华大学出版社,2001 (第1版)
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பைடு நூலகம்
几乎所有物质均为材料,但并非所有材料都能引起人 们的广泛关注。 那么,什么样材料值得关注? 具有实用价值 5个判据: 资 源 能 源 环 保 经 济 质 量 据此,有人提出材料定义: 能够经济地制造有用器件的物质
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2、 材料历史
某种意义上:人类文明史就是材料史。 社会发展历史阶段常根据当时使用主要材料来划分。 从古至今共经历6个时代: 石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢时代
注:结构材料与功能材料划分并非绝对
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体系,即均相、无化学变化、只作 体积功的封闭体系,设体系经微小 的可逆过程从平衡态A变到邻近的 平衡态B,依据热力学第一定律有
A=E-TS
G =H-TS
E
E=A+TS
H =E+PV
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(1)-(4)
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➢ 通常根据受冲击载荷作用的材料的质点速度和特征强度(如屈服应力 )将冲击载荷分为低速、中速、高速三种,受冲击载荷作用的材料特 性也相应地分为三种:
①低速冲击载荷 介质变形量不大,以时效现象为主,可用等温近似方法处理。 ②中速冲击载荷 介质发生有限弹塑性变形,时效、热与机械功的耦合都比较明显, 体积可压缩性也需要考虑,相应地有各种描述变形过程的本构关系。 ③高速冲击载荷 与材料强度有关的诸效应退居次要地位,而以体积压缩变形和热的 耦合为主要特征。介质变形可按照可压缩流体处理,其变形行为可用各种高压状态方程 描述。
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T
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克劳休斯(Clausius)说法
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➢ 冲击载荷下材料的变形行为,表现为变形同应力、应变率(应变随时 间的变化率)、温度、内能等变量之间的复杂关系,包括屈服应力和 流动应力的应变率效应、温度效应及应变率的历史效应等等。
➢ 在冲击载荷的作用下,材料有多种动态破坏形式,主要表现在以下几 个方面: ①局部大变形;②温度效应引起的绝热剪切破坏;③应力波相互作用 造成的崩落破坏;④应变率效应引起的动态脆性。
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材料动力学----是研究材料在冲击载荷下的高速变形和 动态破坏基本规律的学科分支
为爆炸力学的重要基础 材料科学研究中的发展方向
研究对象----固体材料 研究材料力学性能及其重要性 与准静态力学(固体力学)区别?
惯性效应 高应变率效应
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第一章 固体高压状态方程 Equation of State for Solid at A High-pressure
高 温 热
低 温 否认热传导过程的可逆性
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b.文字叙述:熵变为可逆热温商 2. 说明 a) 要计算过程熵变必先选择一可逆过程 b)熵变计算的任务是求出可逆热
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(d)
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在绝热(或隔离)系统内进行的过程
(Qi ) 0 Ti
SQ0 0
熵增加原理 绝热(或隔离)系统的熵永不减少
隔离系统内的自发过程总是向着熵增加的方向进行
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封闭系统的热力学基本关系式
Fundamental equations of thermo-dynamics for closed system
热力学函数的基本关系式如右图
E、H、A、G 、 S、 p、V、T
对只有两个独立变量的均匀封闭
材料动力学
Materials Dynamics
工程力学研究生课程 绪论 第一章 固体高压状态方程 第二章 固体状态方程的固体物理基础 第三章 高压固体中的冲击波 第四章 速率相关塑性畸变律 第五章 粘塑性畸变律的微观理论基础—位错动力学 第六章 断裂动力学 第七章 动态断裂 第八章 固体的侵彻和贯穿
➢ 这几方面的力学性能都以各种时效、热与机械功的耦合以及有限的体 积变形和塑性畸变为特征,这些特征有时是同时存在的,有时则某一 点更为突出。
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➢ 机械碰撞和各种形式的爆炸载荷是最常见的冲击载荷。它们的强度一 般至少都足以引起材料的塑性变形,而载荷持续的时间则从纳秒(如 薄膜的撞击和辐射脉冲载荷)、毫秒至秒(如核爆炸或化学爆炸对结 构物的载荷)的量级。
பைடு நூலகம்
教科书 材料动力学,胡时胜,中国科技大学内部教材 参考书 Dynamic Behavior of Materials, Meyers, 内部引印 材料对强冲击载荷的动态相应,周培基等,科学出版社,1986年
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绪论
➢ 在持续短暂时间的强载荷作用下,材料会发生变形和破坏,相应的组 织结构和性能也会发生永久性的变化。
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