intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Cơ sở vật liệu học - Chương 2: Biến dạng và cơ tính vật liệu

Chia sẻ: Pham Tien Dat | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

360
lượt xem
25
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng trình bày chi tiết nội dung của biến dạng và cơ tính vật liệu , tham khảo tài liệu giúp các bạn hiểu được cơ chế bền trong kim loại, trượt trong đa tinh thể, các tổ chức và tính chất sau biến dạng dẻo,… Mời các bạn tham khảo nọi dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở vật liệu học - Chương 2: Biến dạng và cơ tính vật liệu

Chương 2: Biến dạng và cơ tính vật liệu<br /> • 2.1. Biến dang đàn hồi:<br />  Khi chịu tải, vật liệu sinh ra một phản lực cân bằng<br /> với ngoại lực.<br />  Ứng suất = phản lực /một đơn vị diện tích<br />  Ứng suất pháp (): vuông góc với mặt chịu lực<br />  Ứng suất tiếp () sinh ra xê dịch trong mặt chịu lực<br />  Ứng suất pháp 3 chiều: gây biến đổi thể tích V/V<br /> <br /> Các loại ứng suất có thể<br /> gây biến dạng đàn hồi<br /> <br />  Biến dạng đàn hồi là biến dạng bị mất đi sau khi<br /> bỏ lực tác dụng – có thể gây ra do các ứng suất<br /> trên<br /> 1<br /> <br /> Định luật HOOKE :<br /> <br /> .E<br /> <br /> 2<br /> <br /> (cho kéo nén)<br /> <br />  = G.<br /> (cho xê dịch)<br /> P= -K.V/V (cho ép 3 chiều)<br /> Mô tả quan hệ giữa ứng suất () và độ biến dạng () thông qua<br /> môđun đàn hồi (E)<br /> <br /> Trong đó: E: mô đun đàn hồi<br /> G: mô đun xê dịch<br /> K: Mô đun ép<br /> <br /> E = 2G(1+)<br /> E = 3K(1-2)<br />  - hằng số Poisson (=0,3 với đa số VL)<br /> <br /> Quan hệ:<br /> <br /> Đàn hồi tuyến tính<br /> <br /> Đàn hồi phi tuyến<br /> <br />  Mô đun đàn hồi của một vật thể được xác định bằng độ dốc<br /> của đường cong ứng suất - biến dạng trong vùng biến dạng đàn<br /> hồi<br /> <br /> 4<br /> <br /> 1<br /> <br /> Có ba loại mô đun đàn hồi cơ bản:<br />  Mô đun Young (E): mô tả đàn hồi dạng kéo (hoặc xu<br /> hướng của một vật thể bị biến dạng bởi lực kéo dọc<br /> theo một trục, nó được định nghĩa bằng tỷ số giữa ứng<br /> suất kéo và biến dạng kéo (gọi đơn là mô đun đàn hồi).<br />  Mô đun cắt (G) miêu tả xu hướng của một vật thể bị<br /> cắt (hình dạng của biến dạng với thể tích không đổi) khi<br /> bị tác động bởi các lực ngược hướng; nó được định<br /> nghĩa bằng ứng suất cắt chia cho biến dạng kéo.<br /> Mô đun cắt là một phần nguồn gốc của tính dẻo (the<br /> derivation of viscosity).<br />  Mô đun khối (K) mô tả biến dạng thể tích, hoặc xu<br /> hướng thể tích của một vật thể bị biến dạng dưới một<br /> áp lực; nó được định nghĩa bằng tỷ số ứng suất thể tích<br /> chia cho biến dạng<br /> <br /> • Ảnh hưởng của nhiệt độ đến E<br /> <br /> 5<br /> <br /> 2.2. Biến dạng dẻo – cơ chế hoá bền trong vật liệu<br /> <br /> Tải trọng F<br /> <br /> 2.2.1. Cơ chế biến dạng dẻo trong kim loại<br /> Fb<br /> <br /> b<br /> <br /> Fa<br /> a<br /> <br /> Fđh<br /> <br /> c<br /> <br /> e<br /> <br /> 0<br /> <br /> a1<br /> <br /> a2<br /> <br /> Khi đặt tải F< Fđh →Biến dạng theo đường Oe<br /> (tuyến tính) →Bỏ lực tác dụng, mẫu trở về<br /> trạng thái ban đầu (theo đường oe) →BD đàn<br /> hồi<br /> - Khi tải đặt vào lớn F> Fđh→Biến dạng tăng<br /> nhanh theo tải trọng. Bỏ tải, BD không mất đi<br /> hoàn toàn→BD dẻo (trở về theo đường aa1 //<br /> oe, oa1 là BD dư, a1a2 là BD đàn hồi.<br /> - Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến Fb→xảy ra BD<br /> cục bộ, hình thành cổ thắt, F giảm, BD vẫn<br /> tăng→đứt<br /> <br /> -<br /> <br /> Độ dãn dài l<br /> <br /> Biểu đồ tải trọng-biến dạng điển hình của KL<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1. Biến dạng dẻo là gì?<br /> Biến dạng dẻo là biến dạng dư không bị<br /> mất đi sau khi bỏ tải trọng tác dụng<br /> Sự biến đổi mạng tinh thể trong quá trình biến dạng<br /> <br /> Khi không chịu lực tác dụng : các nguyên tử chỉ dao động<br /> xung quanh vị trí cân bằng<br /> <br /> •Ứng suất tiếp gây ra biến dạng dẻo (trượt),<br /> ứng suất pháp không gây ra biến dạng dẻo.<br /> <br /> Giai đoạn biến dạng đàn hồi: các nguyên tử xê dịch nhỏ hơn<br /> một thông số mạng → trở về vị trí ban đầu khi bỏ tải trọng<br /> Giai đoạn biến dạng dẻo: các nguyên tử xê dịch lớn hơn một<br /> thông số mạng → trở về vị trí cân bằng mới khi bỏ tải trọng<br /> Giai đoạn phá huỷ: liên kết giữa các nguyên tử bị cắt rời<br /> 10<br /> <br /> a) Các mặt và phương trượt<br /> <br /> 2. Trượt đơn tinh thể<br /> <br /> Mặt trượt: mặt (tưởng tượng) phân cách giữa hai mặt nguyên<br /> tử dày đặc nhất mà tại đó xảy ra hiện tượng trượt<br /> <br /> Hiện tượng trượt trong đơn<br /> tinh thể<br /> <br /> Mặt trượt<br /> <br /> Phương trượt<br /> <br /> Mặt dày đặc nhất?<br /> <br /> • 2 điều kiện của mặt trượt:<br /> - Mặt xếp chặt nhất  liên kết giữa các nguyên tử lớn nhất<br /> Trượt trong đơn tinh<br /> thể Zn<br /> <br /> Đ/n: Trượt là hiện tượng chuyển dời tương đối giữa các phần<br /> tinh thể theo các phương và mặt nhất định gọi là phương trượt<br /> và mặt trượt<br /> <br /> - Do Mv không đổi  khoảng cách giữa 2 mặt xít chặt là lớn<br /> nhất  liên kết giữa chúng yếu nhất<br /> Phương trượt: phương có mật độ nguyên tử lớn nhất<br /> Hệ trượt: Là sự kết hợp giữa một phương trượt và một mặt<br /> trượt<br /> 12<br /> <br /> 3<br /> <br /> Hệ trượt trong mạng A2<br /> <br /> Hệ trượt trong mạng A1<br /> <br /> Họ mặt trượt {110} : 6 mặt trượt<br /> <br /> Họ mặt trượt:{111} Số lượng: 4 mặt trượt<br /> <br /> Họ phương trượt : 2 phương trượt<br /> <br /> Họ phương trượt : 3 phương trượt<br /> <br />  Số hệ trượt = số mặt x số phương = 12 hệ trượt<br /> <br />  Số hệ trượt = số mặt x số phương = 12 hệ trượt<br /> 13<br /> <br /> 14<br /> <br /> Hệ trượt trong mạng A3<br /> Kiểu mạng<br /> <br /> Số mặt trượt<br /> <br /> 6<br /> <br /> 4<br /> <br /> 1<br /> <br /> Số phương<br /> trượt<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3<br /> <br /> 3<br /> <br /> Mặt xếp chặt nhất: (0001) Số lượng: 1 mặt trượt<br /> <br /> Số hệ trượt<br /> <br /> 12<br /> <br /> 12<br /> <br /> 3<br /> <br /> Họ phương xếp chặt nhất : 3 phương<br /> trượt<br />  Số hệ trượt = số mặt x số phương = 3 hệ trượt<br /> <br /> Kim loại<br /> <br /> Feα, Cr, W, V<br /> <br /> Feγ, Al, Cu, Au<br /> <br /> Tiα, Zn, Mg,<br /> Be<br /> <br /> 15<br /> <br /> 16<br /> <br /> 4<br /> <br /> Phân tích các tính toán cho ứng suất tiếp trên mặt<br /> trượt từ mô hình trượt của đơn tinh thể<br /> <br /> Nhận xét<br /> - Kim loại có số hệ trượt càng cao thì càng dễ biến dạng<br />  Nhôm (Al), đồng (Cu)…. dễ biến dạng hơn Magiê (Mg),<br /> Kẽm (Zn)<br /> <br /> σo = F/So<br /> <br /> (F là lực kéo đơn tinh thể theo chiều trục)<br /> <br /> σ<br /> <br /> - Trong cùng một hệ tinh thể (lập phương): kim loại nào có số<br /> phương trượt nhiều hơn thì dễ biến dạng dẻo hơn<br /> Text<br /> <br /> F<br /> <br /> So<br /> <br /> <br /> <br />  Nikel (Ni), Nhôm (Al), đồng (Cu) (A2)…. dễ biến dạng<br /> hơn Crôm (Cr), Vonfram (V) (A1)<br /> <br /> Phương trượt<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ss<br /> <br /> Fs<br /> <br /> Ss<br /> <br /> <br /> <br /> - Ngoài các hệ trượt chính, KL còn có thể trượt theo các hệ<br /> khác có mật độ xếp chăth thấp hơn<br /> <br /> <br /> So<br /> <br /> Ứng suất tiếp gây ra trượt<br /> Lực tác dụng<br /> <br /> F<br /> σ<br /> <br /> Các giá trị tới hạn<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br />  max khi<br /> <br /> ==450  =σ/2<br /> <br /> σ0: ứng suất quy ước do ngoại lực F tác dụng lên tiết ngang<br /> của tinh thể có tiết diện không đổi (F/S0= σ0)<br /> <br /> Phương trượt<br /> <br /> a)<br /> <br /> Mặt trượt<br /> S<br /> <br /> <br /> <br /> Diện tích mặt trượt: S=<br /> <br /> S0<br /> <br /> = F<br /> S<br /> <br /> .cos =<br /> <br /> b)<br /> <br /> c)<br /> <br /> So<br /> cos<br /> <br /> Ứng suất tiếp trên phương trượt:<br /> F<br /> S<br /> <br /> = σ0 coscos ≥ th<br /> <br /> F<br /> coscos<br /> So<br /> <br /> t=0<br /> =90<br /> <br /> t=σ/2<br /> ==450<br /> <br /> t=0<br />  =90<br /> <br />   = σ0 coscos<br /> <br /> F σ0 ứng suất qui ước)<br /> =<br /> So<br /> <br /> Không xảy ra<br /> trượt<br /> <br /> Dễ xảy ra<br /> trượt<br /> <br /> Không xảy ra<br /> trượt<br /> <br /> 5<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
13=>1