西安科技大学：《材料物理学》第五章 材料的力学

第五章 西要科枝大学材料科学与工程系《

西安科技大学材料科学与工程系 第五章

主要内容 第一节材料的形变 令第二节材料的塑性、蠕变与粘弹性 第三节材料的断裂与机械强度 令第四节材料的量子力学基础 令专题材料的力学与显微结构

主要内容 ❖ 第一节 材料的形变 ❖ 第二节 材料的塑性、蠕变与粘弹性 ❖ 第三节 材料的断裂与机械强度 ❖ 第四节 材料的量子力学基础 ❖ 专题 材料的力学与显微结构

1.1材料的形变 形变( Deformation) 冷材料在外力的作用下发生形状与尺寸的变化 冷力学性能或机械性能( Mechanical Property) 令材料承受外力作用、抵抗形变的能力及其破 坏规律

1.1材料的形变 ❖ 形变（Deformation） ❖ 材料在外力的作用下发生形状与尺寸的变化 ❖ 力学性能或机械性能（Mechanical Property） ❖ 材料承受外力作用、抵抗形变的能力及其破 坏规律

不同材料的应力一应变关系示意图 50 45 40 陶瓷 35 高聚物 30 25 20 金属 15 10 5 40 60

不同材料的应力—应变关系示意图

1.1.1应力 应力( Stress):材料单位面积上所受的附加 内力 其值等于单位面积上所受的外力=F/A 在国际单位制中,应力的单位为牛顿/米2, 即Nm2,又写为Pa

1.1.1 应力 ❖ 应力（Stress）:材料单位面积上所受的附加 内力 ❖ 其值等于单位面积上所受的外力=F/A ❖ 在国际单位制中，应力的单位为牛顿/米2， ❖ 即N/m2,又写为Pa

体积元单位面积上的力可分解为法向 应力和剪切应力,见图

体积元单位面积上的力可分解为法向 应力和剪切应力，见图:

1.1.1应力 若材料受力前的面积为A0, 则0=F/AO称为名义应力 令若材料受力后面积为A, !T=F/AO称为真实应力

1.1.1应力 ❖ 若材料受力前的面积为A0, 则0=F/A0称为名义应力； ❖ 若材料受力后面积为A, 则T=F/A0称为真实应力

应力张量( Tensor) yy ZX 法向应力σ导致材料的伸长或缩短, 而切向应力τ引起材料的切向畸变 冷根据剪切应力互等的原理可知:τxy=ryx, 故某点的应力状态由6个应力分量来决定

应力张量（Tensor） ❖ xx xy xz ij = yx yy yx zx zy zz ❖ 法向应力导致材料的伸长或缩短， 而切向应力引起材料的切向畸变。 ❖ 根据剪切应力互等的原理可知：xy=yx， 故某点的应力状态由6个应力分量来决定

1.1.2应变 应变( Strain): 材料受力时内部各质点之间的相对位移 对于各向同性的材料,有三种基本应变 类型: 拉伸应变8,剪切应变γ和压缩应变△

1.1.2应变 ❖ 应变（Strain）： 材料受力时内部各质点之间的相对位移 ❖ 对于各向同性的材料，有三种基本应变 类型： 拉伸应变， 剪切应变和压缩应变△

拉伸应变 令拉伸应变是指材料受到垂直于截面积的 大小相等、方向相反并作用在同一条 直线上的两个拉伸应力时材粒 发生的形变 冷一根长度为L的材料,在拉 应力的作用下被拉长到1, 则在小伸长时,其拉伸应变为

拉伸应变 ❖ 拉伸应变是指材料受到垂直于截面积的 大小相等、方向相反并作用在同一条 直线上的两个拉伸应力时材料 发生的形变 ❖ 一根长度为L0的材料，在拉 应力的作用下被拉长到l1 , 则在小伸长时，其拉伸应变为 0 0 1 0 l l l l l  = −  =