1.2弹性变形

《工程材料力学性能》知识点总结：弹簧材料应具有较高的弹性比功和良好的弹性，生产上弹簧钢含碳量较高，并加入硅，锰，铬，钒等合金元素，以强化铁素体基体和提高钢的淬透性，经淬火加中温回火获得回火托氏体组织，以及冷变形强化等，可以有效的提高弹性极限强度，使弹性比功和弹性增加，满足各种钢质弹簧的技术性能要求。

1.2弹性变形

• 双原子模型
• 胡克定律
• 弹 性 模 量 （ 刚 度 ）
  • 公式
  • 宏观：材料对弹性变形的抗力 微观：表征原子间结合力强弱的一个物理量。
  • 弹性模量主要取决于金属原子本性和晶格类型，是一个对组织不敏感的力学性能指标。合金化， 压力加工，热处理，细化晶粒，温度，加载速率等都不能对其产生明显影响。
  • 弹性模量与 原子结构的关系
    • 原子的价电子数增加，原子半径减小，弹性模量增大
      • 特殊：过渡族金属，原子半径大，弹性模量高
  • 弹性模量 的各向异性
    • 压力加工导致形变织构，出现各向异性，沿变形方向E值最大
  • 弹性模量的 温度效应
    • 温度升高，E值降低
      • 温度升高，原子间距增大，原子间结合力减弱，弹性模量降低
      • 碳钢每升高100摄氏度，E降低3-5％
    • 恒弹性合金
      • 压力传感器膜片，精密弹簧等
  • 刚度的工 程意义
    • 零部件选材与设计的依据
      • 刚度不足导致过量弹性变形，挠度大，引起振动
    • 比刚度
      • 材料的弹性模量与密度的比值 航空航天结构涉及关注的指标之一
    • 韧度指标-弹性比功
      • -在开始塑性变形前，单位体积所能吸收的最大弹性变形功 -储备弹性能的能力
    • 弹簧材料应具有较高的弹性比功和良好的弹性， 生产上弹簧钢含碳量较高，并加入硅，锰，铬，钒等合金元素， 以强化铁素体基体和提高钢的淬透性，经淬火加中温回火获得回火托氏体组织， 以及冷变形强化等，可以有效的提高弹性极限强度，使弹性比功和弹性增加， 满足各种钢质弹簧的技术性能要求
  • eg：汽车弹簧
    • 使用一段时间，无法完全回弹
      • 弹性不够
        • 解决措施
    • 没有满载，变形却达到最大
      • 刚度不足
        • 解决措施
  • 材料的刚度-弹性模量 构件的刚度-与材料的刚度，截面形状与尺寸有关，（E·A）
• 滞弹性
  • 组织不均匀，滞弹性倾向增大 如镁合金，铸铁，高铬不锈钢
    • 内耗：因材料内部原因而产生的能量消耗（消振性，阻尼材料）
  • 弹性滞后环
    • 加载和卸载时的应力应变曲线不重合，形成一封闭回线
  • 产生原因：在应力作用下，造成溶质原子的有序分布，从 而产生沿某一晶向的附加应变，由此产生滞弹性
  • 工程应用
    • 不利方面：仪表，精密机械制造业
    • 有利方面：机床床身，汽轮机叶片，飞机螺旋桨（消振，避免共振）
• 包申格效应
  • 产生了少量塑性变形（残余应变为1％到4%）的材料，再同向加载则弹性极限（屈服强度）升高， 反向加载则弹性极限（屈服强度）降低的现象
  • 在工程应用上，材料的成型加工工艺需考虑包申格效应
  • 利用包申格效应
    • 薄板的反向弯曲变形
  • 消除包申格效应的方法
    • 预先进行超大的塑性变形
    • 在第二次反向受力前先使其在回复或再结晶温度下退火
  • 超弹性-形状记忆合金 黏弹性-高分子材料
• 物理本质
  • 外力克服原子间作用力， 使原子间距发生变化的结果
  • 外力+引力+斥力=0
• 特点
  • 可逆性
  • 单值性
  • 小变形
  • 子主题