材料力學(xué)基本假設(shè)的材料學(xué)意義
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2019-11-26 瀏覽：
材料力學(xué)研究對象是工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)器零件在外載荷作用下的變形規(guī)律和破壞失效規(guī)律，指導(dǎo)選材、設(shè)計(jì)安全鏈、加工最新、組裝、服役和維護(hù)保養(yǎng)等等操作以及失效分析處理方法，研究范圍主要是構(gòu)件服役要求，包括：強(qiáng)度要求持續向好，即在規(guī)定載荷作用下的構(gòu)件不應(yīng)破壞習慣；剛度要求，即在載荷作用下進展情況，構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力的積極性；穩(wěn)定性要求，即構(gòu)件應(yīng)有足夠的保持原有平衡形態(tài)的能力至關重要。為了滿足力學(xué)性能要求不久前，相對于力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)的理想剛體材料，對構(gòu)件材料提出以下變形固體的材料力學(xué)的基本假設(shè)：
材料力學(xué)基本假設(shè)的材料學(xué)意義
1.材料的變形假設(shè)提升行動，即構(gòu)件變形限制于材料的小彈性變形范圍內(nèi)能力建設，這樣可以安全地進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)；
2.材料連續(xù)性假設(shè)研究進展，即認(rèn)為組成材料的物質(zhì)不留空隙地充滿了材料的體積無障礙；
3.材料均勻性假設(shè)，即認(rèn)為材料內(nèi)部物質(zhì)分布均勻具有相同的力學(xué)性能廣泛關註；
4.材料各向同性假設(shè)善於監督，即認(rèn)為材料內(nèi)部任和方向的力學(xué)性能都是相同的。
因?yàn)榻饘俨牧系奈锢頎顟B(tài)和工程實(shí)際的服役使用條件與理想的力學(xué)狀態(tài)有偏差就能壓製，提出這些假設(shè)更合理，可以在一定的邊界范圍內(nèi)近似應(yīng)用彈性力學(xué)、塑性力學(xué)定律對材料內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行各種力學(xué)分析更優美，滿足構(gòu)件的強(qiáng)度要求各方面。
先看第一條，變形假設(shè)要求構(gòu)件材料承載時(shí)變形很小合作關系，即限定小彈性變形范圍以保證材料卸載后構(gòu)件恢復(fù)原狀著力提升，不能因?yàn)樽冃味ㄋ罊C(jī)器或增加摩擦消耗額外功率。這樣可以方便地應(yīng)用虎克定律進(jìn)行名義計(jì)算傳遞，或進(jìn)一步應(yīng)用有限元方法進(jìn)行構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力分布狀態(tài)分析融合，實(shí)現(xiàn)合理的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。通常機(jī)器中的變形量小到肉眼不能觀察出來相關性，但是相反的一個(gè)例子是客機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼的上下擺動是可以明顯觀察到的完成的事情，因?yàn)橛凶銐虻臋C(jī)翼擺動空間而不影響其他構(gòu)件的運(yùn)作同時(shí)變形仍舊處于彈性變形范圍內(nèi)，所以還是允許的。
提出反面的實(shí)例可能幫助對假設(shè)條件2的理解改造層面，一個(gè)實(shí)例是灰鑄鐵供給，片狀石墨因?yàn)閺?qiáng)度接近于〇，實(shí)際上可視為空隙從而割裂了材料基體經驗分享，承受拉伸載荷解決方案、彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷或復(fù)合載荷時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力分布無法按照構(gòu)件的名義幾何尺寸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)計(jì)有力扭轉；鑄件因?yàn)榇嬖谳^多的冶金缺陷如疏松上高質量、殘余縮孔等等，在強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)必須要留足允差廣度和深度；重要的構(gòu)件采用鍛軋材料制作深入交流，因?yàn)榻?jīng)過熱壓力塑性變形加工，前述冶金缺陷可以壓實(shí)而去除加強宣傳，保證材料連續(xù)性假設(shè)臺上與臺下。
在滿足條件2的情況下，常用的合金材料通常為單相的固溶體狀態(tài)和多相復(fù)合狀態(tài)如鋼中基體相鐵素體和強(qiáng)化相滲碳體組成正火狀態(tài)的顯微組織技術發展，前者基本是可以認(rèn)為滿足條件3的假設(shè)助力各行，但是多相合金意味物質(zhì)分布不均勻、相應(yīng)的體積部分具有不同的力學(xué)性能提供有力支撐。一般地應用，強(qiáng)化相以顆粒狀（球狀）分布的影響偏離條件3的程度最小，片狀分布其次品率，如果以殼狀或斷續(xù)殼狀包圍基體相的形態(tài)存在時(shí)相貫通，對力學(xué)性能如強(qiáng)度、塑韌性的破壞影響最大積極影響。通過熱處理操作可以改變強(qiáng)化相的分布形態(tài)自動化方案，減小偏離條件3要求的均勻化程度。
對于材料各向同性的要求越來越重要，一般均可以滿足線上線下。雖然單個(gè)晶粒的力學(xué)性能表現(xiàn)出各向不同性，但是因?yàn)槌Ｓ貌牧蠟槎嗑Р牧闲盐?，各個(gè)晶粒在空間隨機(jī)分布數據顯示，構(gòu)件不同方向的力學(xué)性能呈統(tǒng)計(jì)均勻，大小相等也逐步提升，材料學(xué)中稱為偽各向同性記得牢。如果構(gòu)件是由單晶構(gòu)成的，則設(shè)計(jì)時(shí)須按照最大承載方向與結(jié)合力最大的晶向一致重要的作用，以充分發(fā)掘利用材料的性能更多可能性，譬如先進(jìn)的汽輪機(jī)葉片是由單晶體制成去創新，采用合理的凝固結(jié)晶工藝，葉片長度方向可以保證于葉片最大受力一致緊迫性，最大限度利用合金材料強(qiáng)度潛力結構。
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