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TEP 第4讲：材料的力学特性 （Mechanical Properties） Sections 3.1-3.8 TEP Q：生物的尺度极限 • 最大的陆地动物？为什么？ • 最大的陆地植物？为什么？ • 按身高比例，跳高冠军是什么动物？为什么？ WR: 1956 Angola, 3.96,WR: 2.72m TEP 最高的建筑和世贸中心 迪拜塔828米 TEP Hooke’s Law (1678) • Take a wire string of 20, or 30 or 40 ft long, … • Hooke’s Law: The linear relation between the force and the deformation • in all other springy bodies whatsoever, whether metal, wood, stones, baked earth, hair, horns, silk, bones, sinews, glass, and the like. S.P. Timoshenko, History of Strength of Materials ! = E" TEP Hooke - 万有引力的发现者 TEP “胡克”定律?“郑玄”定律？ 郑玄(127-200) • 《考工记·弓人》：“量其力，有三均” • 注释：“假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓 擐之，每加物一石，则张一尺。” TEP 单轴拉伸应力-应变曲线 TEP 低碳钢的典型应力-应变曲线 比例极限应力 屈服应力 弹性极限应力 极限强度 断裂应力 真实断裂应力 弹性 屈服 应变强化 颈缩 塑性 TEP Q：为什么Hooke线性性？ TEP 铝合金的应力-应变曲线和屈服强度 σYS = 0.2%应变时的强度 TEP 橡胶和铸铁的应力-应变曲线和极限强度 TEP 温度依赖性 TEP 材料改性和最大强度的材料 2.48 2.56 2.63 2.72 2.83 Intershell space (nm) 碳含量与钢材力学性能 通向太空的天梯 TEP 应变能 • 外力做功 W = Pd(!L) 0 !L " = (A# )d(L$) 0 !L " = AL # d$ 0 $ " u = WV = ! d"0 " #L L +ΔL P P • 应变能密度 TEP 韧性模量（toughness modulus） 强度和韧性，常常是“鱼与熊掌”不能兼得 如何兼得？ 是当今材料科学与力学的一个重要交叉研究前沿问 TEP 蠕变（creep） TEP 泊松比（Poisson’s ratio） x y ! = " laternal strainaxial strain = " # y # x TEP Problems • 3-5,3-6 • 3-10 • 3-12* • 3-13 • 3-33