§0.5 本课程学习注意问题
预备知识：材料力学和金属学方面的基本理论知识。 理论联系实际:是实用性很强的一门课程。某些力学性
指能标根据理论考虑定义,而更多指标则 按工程实用要求定义。 重视实验: 通过实验既可掌握力学性能的测试原理，又 可掌握测试技术，了解测试设备，进一步理 解所测力学性能指标的物理与实用意义。 做些练习: 加深理解――巩固所学的知识。
第一章: 金属在单向静拉伸
载荷下的力学性能
单向应力、静拉伸
§1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
拉伸力-伸长曲线： F -ΔL 曲线
应力-应变曲线： σ-ε曲线
§1-1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
横坐标：ΔL、ε 纵坐标： F、σ σ= F/A0 ε=ΔL/L0=(L-L0)/L0
将拉伸力-伸长曲线的横、纵坐标分别用 拉 伸 试 样 的 原 始 标 距 长 度 L0 和 原 始 截 面 积A0去除，则得到应力—应变曲线，称
§1- 2 弹性变形
§1- 2 弹性变形
——弹性变形的力学性能指标
一、弹性变形的定义及特点：
1、弹性变形的特点：
①应力-应变保持直线关系 ②变形可逆 ③变形总量较小
§1- 2 弹性变形
——弹性变形的力学性能指标
2、弹性变形产生的机理：—原子间作用力 原子间具有一定间距——原子间距（2r0），也即是原 子半径（r0）的两倍（指同类原子）
r＞r0时F＞ 0，为引力，两原子间有拉进的趋势； r＜r0时F＜ 0，为斥力，两原子间有推远的趋势； r=r0时F=0，为平衡状态，两原子间保持平衡距离。
课 时：40 （含 8 学时实验） 授课对象：材料科学与工程
材料物理专业 教 材：工程材料力学性能, 束德林，
机械工业出版社，2007.05 授课学院：土木建筑学院 授课教师：孙 玉 恒
绪言
§0.1 材料的性能与材料的力学性能 §0.2 本课程的研究内容 §0.3 学习本课程的目的 §0.4 教材内容及参考书 §0.5 本课程学习注意问题
磁性性能，等； 化学性能：耐腐蚀性、高温抗氧化性、抗老化
性、降解性，等； 力学性能：弹性、塑性、硬度、韧性，等； 工艺性能：铸造性、可锻性、可焊性、切削加
工性，等； 生物性能：生物反应性、生物相容性，等。
三、材料的力学性能
1、定义 材料在外加载荷作用下，或者在载荷与环境 因素的联合作用下表现出的力学行为。宏观上 一般表现为材料的变形和断裂。
为工程应力—应变曲线。由此可建立金
属材料在静拉伸条件下的力学性能指标。
低碳钢的拉伸力-伸长曲线 低碳钢的应力-应变曲线
真实应力—应变曲线
在拉伸过程中，试样的截面积和长度随着拉 伸力的增大是不断变化的，工程应力-应变曲线 并不能反映实验过程中的真实情况。
真实应力：S= F/A （A-材料受力后的真实面积 ） 真实应变：e=ln[(L0+ΔL)/L0]=ln(1+ɛ)
§0.1 材料的性能与材料的力学性能
一、材料的种类 按物理化学属性分：金属材料；无机非金属材
料；有机高分子出来；复合材料。 按用途分：结构材料；功能材料。
结构材料是以力学性能为基础，制造受力构 件所用的材料。功能材料主要是利用物质独特 的物理、化学性质或生物功能等形成的一类材 料。
二、材料的性能 物理性能：热学性能、光学性能、电学性能、
参考书
1. 高建明 材料力学性能，武汉理工大版 2004 2. 郑修麟 材料的力学性能，西北工大版 2001 3. 匡震邦 材料的力学行为，高教版 1998 4. 冯端 金属物理学（第三卷 金属力学性能），科 学版 1999 5. 张清纯 陶瓷材料的力学性能，科学版 1987 6. 吴人洁 复合材料，天津大版 2000 7. Courtney, Thomas H. Mechanical Behavior of Materials,机工版 2004
2、力学性能的指标 弹性、塑性、强度、硬度、寿命、韧性等。
(1) 弹性:是指材料在外力作用下保持和恢复固有形 状和尺寸的能力。
(2) 塑性:是材料在外力作用下发生不可逆的永久变 形的能力．
(3) 强度:是材料对变形和断裂的抗力。 (4) 寿命:是指材料在外力的长期或重复作用下抵抗
损伤和失效的能力。
2、影响材料力学性能的主要因素，以及提高 其性能所采取的措施；
3、材料力学性能的测试技术
§0.3 学习本课程的目的
1、掌握材料的力学性能及其变化规律； 2、了解材料力学性能的微观机理； 3、能正确地选用材料； 4、具有研究开发新型结构材料的能力。
§0.4 教材内容及参考书
教学内容
第一章：金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 第二章：金属在其它静载荷下的力学性能 第三章：金属在冲击载荷下的力学性能 第四章：金属的断裂韧性 第五章：金属的疲劳 第六章：金属的应力腐蚀和氢脆断裂 第七章：金属的磨损和接触疲劳 第八章：金属的高温力学性能 第九章：聚合物子材料的力学性能 第十章：陶瓷材料的力学性能 第十一章：复合材料的力学性能
3、影响材料力学性能的主要因素
内部因素————材质因素。 (1) 成 分：化学元素种类及含量。 (2) 组织结构：各元素原子组成的方式；
内部的缺陷、残余应力等
外部因素 ————（载荷与环境因素）：
(1) 加载速度（静、冲击、交变……）
(2) 加载方式即应力状态(拉、压、弯、扭等)
(3) 温度ຫໍສະໝຸດ (4) 环境介质原子间作用力：吸引力、相斥力；且二者均与原子间
的相互距离（2r）有关
吸引力：原子核中质子(正离子)与其它原子的电子
云之间的作用力：F1∝1/r²
相斥力：离子之间及电子之间的作用力：F2∝-1/r4
则有： F = F1+ F2 = A/r²-Ar0²/r4 其中： F1= A/r²为引力项， F2=-Ar0²/r4 为斥力项
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§0.2 本课程的研究内容
主要研究在力或力和其它外界因素（温度、介 质和加载速率）的共同作用下材料发生变形和断 裂的本质及其基本规律 ，即：
① 力学过程的微观本质和宏观规律； ② 研究各种力学性能指标的物理技术意义以及 内在因素和外在条件对它们的影响及变化规律。
具体：
1、材料的弹性、塑性、屈服与硬化、断裂、 硬度、疲劳、蠕变 等力学性能指标的物理含义、 微观机理（结构与状态）；