金属材料蠕变

金属材料蠕变

早期，人们对金属材料强度的认识不足，设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。不少构件，即使使用应力低于弹性极限，使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。随着科学技术的发展，金属材料的使用温度逐步提高，这种矛盾越来越突出。这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系，从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域，成为其他几个研究领域的基础。

金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。熔点较低的金属容易产生这种现象；金属所处的温度越高，这种现象越明显。在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。引起蠕变的这一应力称蠕变应力。在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。在有些情况下(特别是在工程上)，把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时，往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度，后者又称为持久强度。蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。温度和应力的作用方式可以是恒定的，也可以是变动的。常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。为了与变动情况相区别，把这种试验称为静态蠕变试验。

蠕变现象很早就被人们发现，远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属，因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象，进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。对这些合金，要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm，不锈钢>0.4Tm)。

蠕变现象的研究是与工业技术的发展密切相关的。随着工作温度的提高，材料蠕变现象越来越明显，对材料蠕变强度的要求越来越高。不同的工作温度需选用具有不同蠕变性能的材料，因此蠕变强度就成为决定高温金属材料使用价值的重要因素。

蠕变曲线

在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形e与时间t的关系可用如图9.76所示的典型的蠕变曲线表示。曲线可分下列几个阶段：

图9.76 典型的蠕变曲线

第I阶段：减速蠕变阶段(图中AB段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形e0，以后随加载时间的延续变形连续进行，但变形速率不断降低；

第II阶段：恒定蠕变阶段，如图中曲线BC段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率；

第III阶段：曲线上从C点到D点断裂为止，也称加速蠕变阶段，随蠕变过程的进行，蠕变速率显着增加，直至最终产生蠕变断裂。D点对应的tr就是蠕变断裂时间，er是总的蠕变应变量。

温度和应力也影响蠕变曲线的形状。在低温(<0.3Tm)、低应力下(曲线1)实际上不存在蠕变第III阶段，而且第II阶段的蠕变速率接近于零；在高温(>0.8Tm)、高应力下(曲线3)主要是蠕变第III阶段，而第II阶段几乎不存在。

三、蠕变强度及持久强度

在工程上，需按蠕变强度及持久强度确定许用应力。蠕变强度及持久强度是表示材料抵抗因外力作用导致蠕变变形或蠕变断裂的能力，是材料本身所具有的一种固有性能。蠕变强度是材料在规定的蠕变条件(在一定的温度下及一定的时间内，达到一定的蠕变变形或蠕变速度)下保持不失效的最大承载应力。在测量中以失效应力表示，因为在规定条件下两者的数值相等。通常，以试样在恒定温度和恒定拉伸载荷下，在规定时间内伸长(总伸长或残余伸长)率达到某规定值或第二阶段蠕变速度达到某规定值时的蠕变应力表示蠕变强度。根据不同的试验要求，蠕变强度有以下两种表示法：

①在规定时问内达到规定变形量的蠕变强度，记为

T

τ

δ

σ

，单位为MPa，其中T为温

度(℃)，d为伸长率（总伸长或残余伸长，%），t为持续时间（h）。例如，

700

1000

2.0

σ

表

示700℃、1000小时达到0.2%伸长率的蠕变强度。

这种蠕变强度一般用于需要提供总蠕变变形的构件设计。对短时蠕变试验，蠕变速度往往较大，第一阶段的蠕变变形量所占的比例较大，第二阶段的蠕变速度不易确定，所以用总蠕变变形作测量对象比较合适。

②稳态蠕变速度达到规定值时的蠕变强度，记为

T

v

σ，单位为MPa，其中T为温度

(℃)，v为稳态蠕变速度（%/h）。例如

600

10

15-

?

σ

表示600℃、稳态蠕变速度达到1×10-5%

／h的蠕变强度。

这种蠕变强度通常用于一般受蠕变变形控制的运行时间较长的构件。因为在这种条件下蠕变速度较小，第一阶段的变形量所占的比例较小，蠕变的第二阶段明显，最小蠕变速度容易测量。

四、蠕变的机理

现有的蠕变机理大致可以划分为以下四类；

①扩散塑性理论；

②硬化与软化理论；

③位错理论；

④结构理论。

前两种理论没有考虑到真实晶体中存在的许多缺陷。位错理论则只考虑了晶体中存在的基本缺陷－位错。结构理论考虑了晶体中存在的位错及其他缺陷。金属中位错及其他晶体缺陷的形成，运动及相互作用是决定蠕变规律的根本因素。晶体缺陷是金属的典型结构因素，根据这些因素建立的描述蠕变规律的各种理论称为蠕变的结构理论。在合金中，位错及其他晶体缺陷之间的相互作用还与合金基体相的结构(晶格类型及参数、晶粒大小及形状)，第二相的结构、尺寸及分布等有密切的关系。

在外力的作用下金属晶体中的位错会发生运动而引起塑性形变。位错可以在金属结晶时形成，也可以在塑性变形时形成。在完整晶体中，两端被钉扎的位错可以成为位错源，即弗兰克—瑞德源。要使位错源增殖新的位错，必须在位错源所在的滑移面内对位错施加一切向应力：

式9.表明形变阻力与柏氏矢量b、切变模量G和位错源长度L有关，其中b与L 随温度的变化不大，而切变模量G随温度的变化是影响形变阻力的主要因素。

在实际晶体中，由于存在各种缺陷和障碍，位错作用的机制远比这复杂。

当存在点缺陷(间隙原子、空位、进入基体晶格的固溶体原子等)时，这些缺陷可阻滞位错的增殖和运动；另一方面，随着温度的升高和涨落及扩散过程的进行，位错有可能挣脱这些障碍而继续运动。位错的阻滞和解脱过程组成了位错运动的基本过程。

面型障碍的稳定性大大超过点型障碍。当存在面型障碍时，位错不能单凭热涨落越过障碍，位错便只能靠下述途径解脱：

①障碍本身的迁移；

②位错本身的扩散；

③位错在障碍之间通过；

④位错越过障碍。位错越过障碍所需的能量要比穿过时所需的能量少得多。同样，蠕变过程仍然取决于这些障碍对位错的阻滞及位错自这些障碍解脱的过程。

当存在体缺陷时(例如溶解于位错周围的异种原子组成的气团)时，位错在这种障碍性气团中难以运动，从而提高了蠕变阻力。然而在与温度和应力相应的某一蠕变速度范围内，气团的阻滞作用最大。高于这一范围时，气团的扩散速度大于位错的运动速度；低于这一范围时，位错的运动速度显着地大于气团的扩散速度，位错可以甩脱气团。这两种情况均对位错没有明显的阻滞作用。Cottrell计算出气团与位错一起运动的临界速度范围约为10-6/s的数量级，可见气团的阻滞作用只有在这种蠕变速度比较大的情况下才有作用。

此外，在晶体中还存在着位错之间的相互作用。例如分布在平行平面上的同号位错，可以形成稳定结构，可以相互吸引而形成垂直行列，引起多边化。两个异号位错也可以形成稳定结构，使位错互相之间成为运动的障碍。

蠕变变形的微观机理是与材料内部组织结构的变化以及位错组态与行为密切相关的，主要形变机理有3种：I、位错滑移，高温蠕变时滑移的特点是随温度的升高和变形速率的降低，滑移带变粗和间距增大，以致在滑移带间距超过晶粒尺度时，晶内不显示滑移带，而只显示出晶界的粗化。此外，高温变形时滑移系增多，更利于产生多滑移和交滑移。II、亚晶形成，蠕变变形时由于晶内变形的不均匀，到一定程度时，原始晶粒可被狭窄的形变带所分割，使晶粒“碎化”形成亚晶。此外，由位错的多边形化也可构成亚晶。III、晶界形变，在高温蠕变条件下，晶界强度降低，晶界参与变形量对总变形量作出贡献，最高可达到40%-50%。晶界参与变形是通过晶界的滑动来实现的，如图9—47所示，A、B晶粒边界产生滑移，以及B、C晶粒边界随后在垂直方向作的迁移，使A、B、C 3个晶粒的交点由1点转移到2点(图中第I、II阶段)，同时在C晶粒中必然会产生一个相应的形变带(图中阴影区)，这样，A、B晶界在原来滑动方向的继续变形就要受到阻碍。因而B、C晶界又在它的垂直方向作一个迁移(第III 阶段)，使A、B、C 3个晶粒的交点由2点移到3点，晶界在另一个方向可以继续产生如箭头所示的滑动而达第IV阶段，此时，A、B、C 3个晶粒的边界都因晶界的相对滑动和迁移而做了位置的变更。

图9.77 晶界滑动示意图

可以把蠕变过程理解成热激活过程，其蠕变速率e应满足阿累尼乌斯热激活方程，即：

式中：A是与温度、应力和组织结构因素有关的特征常数，Qc即为蠕变激活能，实验表明，对大多数金属和陶瓷，蠕变激活能与自扩散激活能相近。由于面心立方g －Fe的扩散系数只有a－Fe的1/350，其蠕变速率也只有a－Fe的1/200，因此高温合金多是以g－Fe或面心立方金属为基的合金。

9.3.2 超塑性

超塑性可以说是非晶态固体或玻璃的正常状态，如玻璃在高温下可通过粘滞性流变被拉得很长而不发生缩颈，金属及合金通常没有这种性质。但如果一种晶体在某种显微组织、形变温度和形变速度条件下表现出了特别大的均匀塑性变形而不产生缩颈，延伸率达到500%

－2000%，我们就称这个材料具有超塑性。这种超塑性的范围主要取决于显微组织的变化，故也称组织超塑性。超塑性的本质特点是，在高温发生，应变硬化很小或者等于零，要将塑性流变用粘滞性流变来分析。可写成状态方程，即：

其中K 是由材料决定的常数，εσ&lg lg =m 称应变速率敏感系数。由此可见，产生

超塑性是有条件的：

①材料具有细小等轴的原始组织。可以肯定地说，材料产生超塑性的唯一必要的显微组织条件就是尺寸为微米级的超细晶粒，一般晶粒尺寸在0.5－5mm 左右，同时要求在热加工过程中晶粒不能长大或长得很慢，即要始终保持细小的晶粒组织。由于第二相的存在是稳定晶粒尺寸的最佳方法，因此产生超塑性的最佳组织应是由两个或多个紧密交错相的超细晶粒组成的组织，这就解释了为什么大多数超塑性材料都是共晶、共析或析出型合金。

②在高温下变形。一般情况下超塑性材料的加工温度范围在(0.5－0.65)Tm 之间。高温下的超塑性变形不同于热加工时的动态回复与动态再结晶变形，共变形机制主要是晶界滑动和扩散性蠕变。

③低应变速率和高的应变速率敏感系数。超塑性加工时的应变速率通常在10-2－10-4s-1，以保证晶界扩散过程充分进行，但应变速率的敏感系数m 要大。如图9.78所示，超塑性发生在最大斜率区，取值范围为0.5≤m ≤0.7。因为当m 值较大时，试样横截面积A 随时间t 的变化率dA/dt 的变化不敏感，拉伸时不易产生缩颈，而呈现出超塑性。经超塑性变形后的材料的组织结构具有以下特征：I 、超塑性变形时尽管变形量很大，但晶粒没有被拉长，仍保持等轴状。II 、超塑性变形没有晶内滑移和位错密度的变化，抛光试样表面也看不到滑移线。III 、超塑性变形过程中晶粒有所长大，且形变量越大，应变速率越小，晶粒长大越明显。IV 、超塑性变形时产生晶粒换位，使晶粒趋于无规排列，并可因此消除再结晶织构和带状组织。

农业物料学.

课程简介 课程号： 13120310 课程名称：生物物料学 课程英文名称： Physical Propeties of Bio-Materials 周学时：1～1.5学时 学分：1.5 主要教学内容： 绪论总述 第一章基本物理参数 第二章固体生物物料的流变特性 第三章液体生物物料的流动特性 第四章生物物料的流动力学特性 第五章散粒物料的力学特性 第六章生物物料的热学特性 第七章生物物料的光学特性 第八章生物物料的电学特性 第九章生物物料的核磁共振， X 射线等反应特性 选用教材或参考书： 《 Physical Propeties of Bio-Materials 》 《农业物料学》周祖锷，中国农业出版社， 1994 年 5 月

教学大纲 一、课程的教学目的和基本要求 《生物物料学》是生物系统工程专业的重要专业基础平台课程之一。它是运用近代物理学理论、技术和方法，研究农业物科物理性质以及各个物理因子和生物物料相互作用的一门边缘学科。它是物理学、工程学科和生物学各学科之间的桥梁，也是生物系统工程学科的基础。它的任务是为学生学习有关专业课以及今后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较牢固的生物物料物理特性基本理论研究基础。通过本课程的学习，学生应掌握生物物料物理特性研究的基本理论、基本知识和基本技能，在分析问题和解决问题的能力上有所提高。 为了完成和达到《生物物料学》的教学任务和要求，在整个教学环节中，要特别注意培养学生的独立思考能力。教学内容宜以物料物理特性研究为主线，加强机械学、热学、电学、光学、声学等等基本理论和基本知识的教学与训练。使学生能牢固和熟练地掌握和应用它们。只有掌握足够的基础知识，才能学好理论。必须重视基本技能和实验技术的训练。 二、相关教学环节安排 为实现大纲的基本要求，创造条件采用 CAI 、多媒体等先进教学手段。本大纲的部分内容可以而且应该由学生通过自学、作业和练习等方法获得。课堂讲授以解决重点、难点及关键问题为主，着重调动学生的思维积极性，指导学生自学。改革注入式教学方法和教师教什么学生学什么被动式学习方法。课程中大力开展讨论式、实验性和研究性教学，让学生积极参与到课堂中，发挥学生的主动性、创造性和实践动手能力，锻炼学生的思维能力和表达能力。 三、课程主要内容及学时分配 主要讲解生物物料的基本参数、固体生物物料的流变特性、液体生物物料的流变特性、生物物料的流体动力学特性、生物物料的热学特性、光学特性、电学特性及核磁共振、 X 射线等响应特性。 教学内容学时绪论总述 1 第一章基本物理参数 3 第二章固体生物物料的流变特性 6 第三章液体生物物料的流动特性 3 第四章生物物料的流动力学特性 3 第五章散粒物料的力学特性 2 第六章生物物料的热学特性 4 第七章生物物料的光学特性 4 第八章生物物料的电学特性 4

金属材料的力学性能

第1章金属材料的力学性能 一、判断题 1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√） 2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。（√） 3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。（√） 4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×） 5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。（×） 6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×） 7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×） 8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√） 9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×） 10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×） 二、单项选择题 1．布氏硬度值用＿ A 表示。 A. HBW B. HBS C. HRA D. HRC 2．最合适用HRC来表示其硬度值的材料是＿C。 A.铝合金 B.铜合金 C.淬火钢 D.调质钢 3．在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中＿ B 是正确的。 A．500HBS B.230HBW C.12～15HRC D.799HV 4．耐蚀性是金属材料的 C 。 A.力学性能 B.物理性能 C.化学性能 5．布氏硬度测量压痕的 A 。 A.直径 B.深度 C.对角线长度 6. 强度、塑性测量 A 在特制的标准试样上进行。 A.需要 B.不需要 7.强度是金属材料的 A 。 A.力学性能 B.物理性能 C.化学性能 8．塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生 B 而不破坏的能力。 A.弹性变形 B.塑性变形

9.HV是 D 的硬度代号。 A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.肖氏硬度 D.维氏硬度 10．洛氏硬度值用＿D表示。 A. HBW B. HBS C. HV D. HRC 第2章金属的晶体结构 一、判断题 1.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√） 2.理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。（×） 3.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（×） 4.纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。（×） 5.金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。（×） 6.铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。（×） 7.厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。（×） 8.α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。（×） 9.金属Cu、Al都是面心立方晶格。（√） 10.金属实际结晶温度小于理论结晶温度。（√） 二、单项选择题 1.晶体中的位错属于＿C。 A．体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷 2．金属随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为＿C转变。 A．物理 B．化学 C．同素异构 3．α-Fe和γ-Fe分别属于＿B晶格类型。 A.面心立方晶格和体心立方晶格 B.体心立方晶格和面心立方晶格 C.均为面心立方晶格 D.体心立方晶格 4．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 A 。 A．越低 B.越高 C.越接近理论结晶温度 D.不受影响 5．为细化晶粒，可采用 C 。 A．快速浇注 B.低温浇注 C.加变质剂 D.以砂型代金属型

金属蠕变试验程序

金属蠕变试验程序 1 范围 1.1 本程序适用于外贸产品用金属材料在恒定拉伸负荷及一定温度下测定作为时间函数的变形量的测量方法（蠕变试验）。本程序也包括对试验设备的基本要求。 2 参考资料 2.1 ASTM标准： E4 试验机的校准方法 E6 力学试验方法相关术语标准定义 E83 引伸计的校验和分级标准方法 E139金属材料的蠕变、蠕变—断裂和持久强度试验的推荐标准试验方法 E1012 试样在拉伸载荷下校正同轴度的方法 2.2 其它标准： GB/T 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方 3 术语 3.1 定义 在ASTM E6定义的第E节中给出与蠕变试验相关的定义和术语。与力学性能试验方法相关的术语，适用于本程序中使用的术语。仅用于本程序的特定术语，按下面规定的意义使用。 3.2 术语 3.2.1 轴向应变－指离试样轴线等距离处在两相对侧面测量的变形平均值。 3.2.2 弯曲应变－是试样表面应变与轴向应变之差。通常它围绕着沿试样平行距部分而逐点发生改变。 3.2.2.1 最大弯曲应变－是试样平行距部分内弯曲应变的最大值。它可根据在两个不同纵向位置从三个圆周部位测出的应变值计算出来。 3.2.3 蠕变－指在施加一个保持恒定的负荷以后发生的与时间有关的应变。 3.2.4 蠕变试验的目的：在通常低于试验期间引起断裂的应力下测量所产生的蠕变和蠕变速度，因为最大的变形量只有百分之几，因此需要灵敏的引伸计。 4 设备 4.1 试验机 4.1.1 试验机的准确度应在ASTM E4“试验机的校准方法”中规定的允许范围内，并按照周期要求每年进行一次检定。 4.1.2 应注意保证负荷尽可能沿轴线施加于试样上。要得到完全的轴向对中是困难的，特别是当拉杆和引伸杆穿过炉子端部填料的情况下，但是，试验机和夹具应能对精确加工的试样加荷，从而使最大弯曲应变不超过轴向应变的10％，这是根据试验机所检定的最低负荷和零负荷时的应变读数计算的。 注1——这一要求是为了限制试验设备引起试验期间发生过大的弯曲。据认为，即使采用检定合格的设备，

材料的高温蠕变

材料的高温蠕变相关的理论解释和材料蠕变的因摘要：从蠕变的定义，金属材料在高温下蠕变的形成机理，陶瓷以及镁质耐火材料提高A1素等几个方面阐述了材料的 高温蠕变现象。其中也对多晶O3 2 抗蠕变性能给予介绍，解释。陶瓷；抗蠕变性能A1O关键词：高温蠕变；蠕变机理；多晶 32 1引言 材料具有许多的性能，有的性能在材料的使用时是有利的，但有的性能在材料的使用时是不利的。由于蠕变的产生我们就不能笼统的说材料在高温下的性质是如何的，材料在高温条件下的性能与在常温下的性能不同，在高温下材料发生蠕变，因此，材料的高温蠕变使得材料在高温条件下使用时性能变差，影响了材料在高温条件下的使用。如果能提高材料在高温条件下的抗蠕变性能，能够改善材料在高温条件下使用的品质，使得材料的使用寿命延长，可以节省材料，避免浪费。高温蠕变理论是在对多种金属所做的完整的蠕变实验的基础上建立起来的，因此介绍材料的蠕变机理也是根据金属的蠕变机理来进行解释的。 我们是这样定义材料蠕变这个现象的，材料在高温下长时间承受恒温、恒载荷作用，缓慢产生塑性变形的现象。所以，蠕变是在恒定压力作用下，随着时间的延长而材料持续形变的过程。在高温条件下，材料都有着与常温下不同的蠕变行为。借助于高温作用和外力作用，材料的形变障碍得到克服，内部质点发生迁移，晶界相对移动，于是蠕变现象产生了。 2.1 蠕变阶段 材料的高温蠕变分为几个阶段，几个区域有着不同的变化。 图1 图1表示在三个不同的恒定应力作用下，材料的应变ε随时间t变化的典型蠕变曲线。曲线的终端表示材料发生断裂。t=0时的应变表示加载结束时的即时应变，它包括弹性应变和塑性应变。蠕变曲线可分为三个阶段， 为定常蠕变所示：III为非定常蠕变阶段，应变率随时间的增加而减小；如图2t 阶段，应变率保持常值；在最末阶段Ⅲ，应变率随时间而增大，最后材料在r升高温度或增加应力会使蠕变加快并缩短达到断裂的时间。通常，时刻发生断裂。甚至不出现第三阶段则蠕变的第二阶段(Ⅱ)持续较久，若应力较小或温度较低，对应的蠕变曲线；相反，若应力较大或温度较高，则中1 （Ⅲ），如图 中对应的蠕变曲线。蠕变的第二阶段（Ⅱ）较短，甚至不出现，如图1

农业物料学期末考试参考试题(含标准答案)

农业物料学期末考试参考试题(含答案)

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一、填空题 1、农业物料学或农业物料学物理特性，即是由（农业工程）发展的需要在近几十年形成的一门新学科。它是运用近代物理学（理论）、（技术）和（方法）研究农业物料的物理性质以及各个物理因子和生物无聊相互作用的一门边缘学科。 2、（弹性）是指物料产生弹性变形或恢复变形的能力。（塑性）是指物料产生塑性变形或永久变形的能力。 3、流体对物体的阻力是由（摩擦阻力）和（形面阻力）组成。 4、（反射）（吸收）（透光）和（发光）等构成了农业物料的光学特性。 5、生物物料的电阻率不仅与物料性质有关，而且还与（含水率）和（温度）有关。 6、电特性在物料（含水率测定）、（介质干燥与加热）、（质量控制）和（种子电处理）等方面有着广泛的应用。 7、当液体的流动曲线为通过坐标原点的一条直线时，我们把具有这种流动性质的液体称（牛顿流体）。如果液体的剪切应力与剪切速率之间的关系为过原点的一条曲线时，则这种液体称为（准粘性流体）。 8、农业物料的流变特性是研究物料在外力作用下产生的变形和流动，以及载荷作用的时效。流变特性用（应力）（应变）和（时间）三个参数表示，我们把研究物体形变和流动的科学称为流变学。 9、液体的粘度越大，其流动所需的力（越大），流动时产生摩擦力的力越大，停止流动也（越快）。 10、（滑动摩擦角）和（滚动稳定角）是反映物料与接触固体表面间的摩擦性质，（休止角）和（内摩擦角）反映物料间的内在摩擦性质。 11、热量传递有三种基本形式，即（传导）、（对流）和（辐射）。有时，这三种传热形式同时存在。 12、通过大量的试验证明，农业物料介电特性受（电场频率）、物料（含水率）、（温度）和（密度）的影响。 13、影响物料延迟发光强度的因素有（光照激励时间）、（光照激励强度）、（叶绿素含量）、（暗期长短）和（样品的温度）等。 14、根据体积测定方法不同，密度有不同的定义。主要有（容积密度）、（粒子密度）、（真密度）三种定义。

古代金属材料制品

【古代金属材料制品】古代中国的钱币 钱币学的前身——古钱学的研究对象，包括有正用品和非正用品。所谓正用品，指的是在历史上曾经正式流通使用过的货币，或者可以扩大理解为:泛指作为流通货币而铸造的“钱”。所谓非正用品，古钱学家统称之为“压胜钱”，则是指并非作为流通货币而铸造的“钱”，它只是在文化意义上或者说在形制上和货币神似，但不行使货币职能，它们是货币文化的衍生物。钱币学是古钱学的继续和发展，所以钱币学的研究对象，应该包括各个历史时期的货币，以及由货币文化衍生出来的其它各类“钱”和“章”。本文拟就古代中国的钱币作一概要的阐述。 在中国历史上，海贝曾经取得过实物货币的地位，青铜则曾是一种称量货币。称量货币实际上也是一种实物货币，只是它可以被切割成小块，作为小额使用，又可以重新熔铸为大块，或者说是整块的青铜。所以，称量货币比之其它实物货币，有其独特的个性，有作为货币使用和流通的方便之处。大凡自然物货币，包括金属称量货币，都具有两重性，它们既有行使货币职能的功能，又具有原本的其它实用价值。河南安阳殷墟大司空村出土的青铜仿贝(公元前14—11世纪)①，完全仿大孔式海贝制作，和真贝一样殉葬于墓室之中，它们应该是中国金属铸币的滥觞，或者可以称之为原始金属铸币。而在山西保德出土的殷商晚期的背磨式青铜仿贝，体积比普通真贝要大，制作也比较夸张，它们出土于车马坑，应该是殉葬马的饰件②。这种情况说明，青铜仿贝和真贝一样，具有两重性。既可以替代真贝充当物物交换的媒介，也可以和海贝一样作为装饰品，具有别的实用价值。或许这便是后来古钱中的正用品和压胜钱的渊源。 公元前8世纪以后，即春秋战国时期，青铜铸币在中国正式诞生，并大量铸行，即中原地区的布币，西部地区的圜钱，北部和东部地区的刀币，以及南部地区的蚁鼻钱。它们分别脱胎于曾经充当过实物货币的农具铲、工具纺轮、刀削以及海贝，它们的原形都是具有实用价值的东西。所以，铸币除了经济意义之外，从开始时，就具有丰富的文化内涵。有人认为战国齐的六字刀——“齐建(返)(化)”是田单复齐时齐国特别铸造的纪念币，那是公元前279年的事情，如果此说成立，这便是现在知道的中国最早的纪念币。在出土的实物中，我们还注意到，有一种形制特别小的布币，从制作情况看，它们和正式流通的布币相去甚远，或者是专为殉葬而做的，还是有其它什么特殊的用途，从这个意义上讲，它们应该是压胜钱的一种。 大概在公元前336年，也就是战国秦惠文王二年的时候，方孔的“半两”圆钱开始铸行。后来秦始皇统一中国，便把这种方孔圆形的铜钱推行到全国，成为统一的流通货币的形制，这种制度一直延续了两千年，到二十世纪初，才最终退出历史舞台。 现在，在遗存下来的大量古钱中，多数是历史上曾经流通使用过的货币，即所谓的正用品。它们的主要特征是，钱面的修饰简单划一，显得严肃庄重，一般只铸有文字，有的也铸一些简单的记号，如星点、月牙等，但几乎没有图案。偶而铸上图案的，被认为是越轨之举，不祥之兆。如明末崇祯钱中，有一种钱背穿下铸一跑马图纹的钱(1628—1644年)，便被视为明朝要亡的不祥之兆(当然这只是指中国的中原地区，至于边疆地区、少数民族地区则应另当别论)。秦汉时期的钱文，主要是“半两”、“五铢”一类的记重文字，唐以后的古钱则被称为“通宝”、“重宝”、“元宝”……取通行宝货之意，并冠以年号或者国号。 在遗存的古钱中，也有不少非正用品，即压胜钱。随着时代的推进，压胜钱的内涵也会有所变化，日趋丰富。现在我们知道，西汉的四铢半两钱版别非常多，除了因工艺技术的原因造成文字制作的差异外，还有不少所谓的别品，譬如:“宜子半两”(图1)、“思君半两”(图2)。钱文“宜子”、“思君”一类的用词，在西汉铜镜、瓦当等金石器中经常可以见到，

物料学

绪论 选择：以下哪种材料不属于农业物物料（D） A．小麦 B．植物油 C．鸡蛋 D．煤炭 填空：农业物料学或农业物料物理特性（Physical Properties of Agricultural Materrials ），即是由（）发展的需要在近几十年形成的一门新学科。它是运用近代物理学（）、（）和（），研究农业物料的物理性质以及各个物理因子和生物物料相互作用的一门边缘学科。 思考题：学习本课程有何意义？并举例说明 第一章 1、物料的形状和尺寸在农产品加工过程中的意义。 密度是物体每单位体积内所具有的质量。意义在农 产品加工过程中如机械分选和分级、气流输送和分离以及产品的热处理等必须精确地确定物料的形状和尺寸。 2、简述各种密度的概念及其应用 答：容积密度-把试料装入已知体积的容器内，测量装入容器的物料质量，根据容器体积和物料质量求得的密度，一般用Pb表示。粒子密度-根据物料实际体积和质量求出的密度，一般用Ps表示，简称密度。真密度-又称固体密度，把试料仔细粉碎除去物料内部空洞所占体积求得的密度，一般用Pt表示 3、简述密度的测量原理及各种测定方法的优点与缺点。 答：原理-测出物料实际体积和质量，从而由Ps=m/v 4、简述孔隙率的定义，举例说明其在农业工程中的应用。 答：定义-松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比称为孔隙率 5、什么是湿基含水率？什么是干基含水率？二者有何区别与联系。 答：物料中所含水的质量与物料质量的比值。物料中所含水的质量与物料干质量的比值。干基含水率总是大于湿基含水率，二者可以互相变换。Mw=Md/(100+Md)*100% Md=Mw/(100-Mw)*100% 6、何谓水分的活性？ 答：物料在平衡水分时的环境相对湿度，也可定义为物料中水蒸气和相同温度时纯水蒸气压之比，记作：aw*100=%ERH=p/p0*100 7、举例说明农业物料基本物理参数在农业工程中的应用。 第二章 1、何谓流变学？何谓粘弹性？ 答：研究物体形变和流动的科学；与时间相关而产生的特性。 2、简述各流变模型的基本单元及其流变方程式，并简要说明。 答：弹性元件-用遵守虎克定律的线性弹簧表示，其流变方程式为： E为与弹簧弹性有关的常数，表示正应力，表示正应变。粘性元件：方程式：表示正应力，表示正应变速率，为粘性系数。塑性元件：用摩擦块表示，方程式：，为正应力，为屈服应力。 3、何谓麦克斯韦模型？画出其模型简图与应力松弛曲线，列其流变方程。 4、开尔文模型。画出其模型简图与蠕变曲线，列其流变方程。 5、画出典型的农产品力与变形关系曲线，并在曲线上标出各标志点。

ABAQUS蠕变分析流程

蠕变分析流程(针对初学者) 1.1蠕变分析流程 蠕变主要是利用实验配合数值方法获的材料参数后，再将所获的的参数使用于有限元素的分析中，以求获得其应力、应变、蠕应力、蠕应变等等…内部结构经外力、时间或温度所造成的效应。 ABAQUS软件包蠕变分析模式，可以采用三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为，ABAQUS软件包蠕变分析模式通常采用三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为，幂次法则模式(Power-law model)可应用于仿真等温与固定负载下之蠕变行为，其所采用之定律分别为时间硬化率(time hardening)及应变硬化率(strain hardening)关系式。变动温度状况下则使用Garofalo-Arrhenius双曲正弦法则模式(Hyperbolic-sine law model)仿真温度相依之稳态蠕变行为。以下将就时间硬化率及双曲正弦法则说明蠕变材料参数确认方式。为判断蠕变参数与参考文献实验数据曲线嵌合(这是为取得材料参数所使用的数学分析方法)结果之良好与否，采 用回归分析之决定系数2R(Coefficient of Determination，R Square)为判断依据，2R值介于0-1，当2R越接近1表示嵌合结果之结果越好。 2.1蠕变理论 材料受到低于降服或抗拉应力作用时，造成长时间粘塑性变形之现象称为蠕变(Creep)。金属材料蠕变行为通常发生于高温，在常温时之蠕变效应极小通常视为无蠕变现象发生。然而，高分子材料与金属材料蠕变现象不同，高分子材料在常温时便有明显蠕变现象发生，当应力及温度增加其蠕变现象愈显著。蠕变为材料重要机械特性之一，当材料产生蠕变时，其应变与时间关系可由图2.1说明。图中，P1> P2> P3其负载大小明显对其蠕变行为有明显影响，当负载愈大其蠕变变形愈快。一般蠕变曲线可分成三阶段，第一阶段为应变率随时间减少之瞬时蠕变期(Primary or Transient Creep)、第二阶段为常数应变率之稳态蠕变期(Secondary or Steady-state Creep)，以及试件断面颈缩造成应变率随时间快速增加之第三蠕变期(tertiary creep)，蠕应变率与时间关系如图2.2所示。

金属塑性变形与流动问题

第十八章 金属塑性变形与流动问题 基本要求： 1． 理解最小阻力定律、不均匀变形、附加应力和残余应力、塑性成形中摩擦与润滑等概念 2． 定性分析金属塑性变形与流动对工艺和模具设计以及质量的影响 第一节 金属流动方向——最小阻力定律 金属的塑性流动方向可应用最小阻力定律进行判断。最小阻力定律由前苏联学者古布金（С.И.Губкин）于1947年将它表达为“当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动”。 最小阻力定律是力学的普遍原理，可以定性地用来分析质点的流动方向，或调整某方向阻力来控制金属的流动。例如，粗糙平板间矩形断面棱柱体镦粗时，由于接触面上质点向四周流动的阻力与质点离周边的距离成正比，因此离周边的距离愈近，阻力愈小，金属质点 必然沿着这个方向移动。该方向恰好是周边最短法线方向， 因此可用点划线将矩形分成两个三角形和两个梯形，形成 四个流动区域，如图18-1所示。点划线是流动的分界线， 线上各点至边界的距离相等，各个区域内的质点到各边界 的法线距离最短。这样镦粗后，矩形断面将变成双点划线 所示的多边形，继续镦粗，断面周边变成椭圆直至变成圆 为止。以后各质点将沿着半径方向移动。由于相同面积的任何形状，圆形的周边最小，故最小阻力定律在镦粗中也 称为最小周边法则。再例如，平砧间拔长是使 其截面逐渐减小而长度增加的工序，其实质是 沿坯料长度方向的逐次镦粗，如图18-2。当坯 料送进量小于料宽时，金属轴向延伸大于横向 展宽，拔长效率高，如图18-2a ，反之采用图 18-2b 的送进方式，展宽量大于延伸量，拔长 效率低。 关于调整阻力控制金属流动的实例很多， 例如开式模锻，如图18-3，增加金属流向飞边 的阻力，以保证金属充填型腔；或者修磨圆角 r ，减小金属流向A 腔的阻力，使A 腔充填饱满。又例如，在大型覆盖件拉深成形时，常常 要设置拉延筋，用来调整或增加板料进入模具 型腔的流动阻力，以保证覆盖件的成形质量。 金属在塑性变形时遵循最小阻力定律和体积不 变条件，据此可以大体上确定出塑性成形时金属流动 模型，进而可以合理地制定成形工序、设计成形模具、 分析成形质量。因此，最小阻力定律在工艺分析中得 到了广泛的应用。 图18-2 平砧拔长坯料的变形a ） b ）

浙大生物物料学复习要点

第一章基本物理参数 1. 形状和尺寸、评价方法、应用范围；生物物料形状和尺寸的主要应用。 评价方法 1. 图形比较法是将物料的纵剖面和横剖面的形状绘制成图并和标准图形进行比较，以确定物料的形状。适用于较大的物料，如水果和蔬菜等 2. 用类似的几何体表示: 如物料的形状和球体、立方体、圆往体等一类规则几何体相类似时，则可用相类似几何体来表示物料的形状和尺寸。 3. 形状指数:形状指数是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个物理量。 圆度(roundness) 是表示物体角棱的锐度。它表明物体在投影面内的实际形状和圆形之间的差异程度。 球度是表示物体实际形状和球体之间的差异程度 4.形状系数 5.轴向尺寸 6.粒径是用来表示粒状或粉粒状物料的形状和尺寸的一种方法。粒径可表示为单个粒子的单一尺寸和表示诸多不同尺寸粒子组成的粒子的平均粒径。 7.曲率半径 2. 农业物料的密度定义、内涵；主要应用。 容积密度容积密度是把试料装入已知体积的容器内，测量装入容器内的物料质量，根据容器体积和物料质量求得的密度。 粒子密度根据物料实际体积(包括物料内部空洞)和质量求出的密度。 真密度又称固体密度, 它是把试料仔细粉碎除去物料内部空洞所占体积求得的密度。 3. 农业物料表面积、孔隙率的概念；主要应用。 松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比为孔隙率。松散物料孔隙体积和固体物质体积之比为孔隙比。 物料表面积的应用叶面积反映光合作用的强弱和生长速率烟叶的叶面积直接反映了产量的高低，研究植物土壤水养分的相互关系，确定农药杀虫剂的量水果的表面积在研究喷雾作用距离，喷雾残留物消除，冷却和加热过程中的热传导 4. 农业物料的水分和活性、吸湿和解吸的概念；生物物料含水率在贮藏与加工等方面。 水的活性(water activity) 是指物料在平衡水分时的环境相对湿度(ERH) ，也可定义为物料

金属液在浇注系统中的流动

浇注系统是承接并引导液态金属入型腔的一系列通道。浇注系统设计是工艺设计的重要组成部分。合理的浇注系统应满足下列基本要求： 1）金属液流动的速度和方向必须保证液态金属在规定的时间内充满型腔。2）保持液态金属的平稳流动，尽量消除紊流，从而避免卷入气体导致金属过分氧化以及冲刷铸型。3）浇注系统应具有良好的挡渣能力。4）使液态金属流入铸型后具有理想的温度分布，以利于铸件的补缩。5）浇注系统所用的金属消耗量小，且易清理。铸铁件浇注系统的典型结构，它是由浇口盆、直浇道、横浇道、内浇道四个基本组元组成。根据铸件的合金特点和结构特点可减少或增加组元。出气孔以及金属液需要在型内球化或孕育处理所设置的“反应室”也可视为浇注系统的组成部分。 一、金属液在砂型浇注系统中的流动的特点 金属液在砂型浇注系统中的流动毕竟不同于一般流体在封闭管道中的流动。它有其自身的特点：①型壁的透气性和与金属液的润湿条件。②金属液在流经浇注系统时与其型壁有强烈的机械作用和物理化学作用，导致其冲蚀铸型、吸收气体并产生金属氧化夹杂物。③一般金属液总含有少量夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，所以金属液充型时应考虑对金属液的挡渣和排气以及尽量减小其紊流程度。 二、金属液在浇口盆中的流动 浇口盆的主要作用是承接和缓冲来自浇包的金属液并将其引入直浇道，以减轻对直浇道底部的冲击并阻挡熔渣、气体进入型腔。 当浇口盆中的金属液流向直浇道时，会使汇流在直浇道上部的金属液旋转起来，形成水平涡流。由于水平涡流的产生，使距离涡流中心（直浇道中心）越近的金属液，其旋转速度越快，压力越低，甚至形成负压，在涡流中心形成喇叭口的低压空穴区，使附近的渣和气被吸入直浇道中。水平涡流的产生与浇口盆中液面高度及浇注时包嘴距离浇口盆的高度有关。 当浇口盆中的金属液面高而浇包位置浇低时，流入直浇道的流线陡峭，水平分速度小，不易产生高速度的水平涡流；当浇口盆中的金属液面低，流线趋向平坦，水平分速度大，就容易产生水平涡流；当浇包位置浇高时，尽管盆中的液面也较高，仍会产生水平涡流，因为高速的液体穿入金属液面，对液面产生较大的冲击，使流线变得比较平坦，形成水平流股而产生涡流。因此，为避免水平涡流，应采用浇包低位浇注大流充满，并且使浇口杯中液面高度与直浇道直径保持一定的比值。 浇口盆可分为漏斗形和盆形两大类。漏斗形浇口盆挡渣效果差，但结构简单，消耗金属量少。盆形浇口盆挡渣效果好，但消耗的金属量较多。 三、金属液在直浇道中的流动 直浇道的作用是将来自浇口盆中的金属液引入横浇道。并提供足够的压力头以克服各种流动阻力而充型。直浇道一般不具备挡渣能力，如果设计不当，还易吸入气体。 直浇道截面形状多呈圆形，常用的事斜度为1%~2%上大下小的圆锥形直浇道，它起模方便，浇注时充型快，金属液在直浇道中呈正压状态流动，从而可以防止吸气和杂质进入型腔，是应用最广泛的一种直浇道。还一种是上小下大的倒锥形直浇道在，在机器造型应用较多，浇道模样固定在底板上，浇注时借助于横浇道和内浇道对金属液流动增大阻力，使金属液在直浇道中仍呈正压状态流动。在大型铸钢件生产中，一般采用耐火材料圆管作为直浇道。而在非铁合金铸件的生产中，为了平稳浇注、减少氧化和吸气。 四、金属液在横浇道中的流动 横浇道是连接直浇道与内浇道的水平通道。它的作用除了向内浇道分配金属液外，主要是起挡渣作用，故又称为撇渣槽。最初进入横浇道的金属液以较大的速度流向横浇道末端，并冲击型壁使动能转变为位能，从而使末端的金属液升高，形成金属浪并开始返回移动，直到返回移动的金属浪与由直浇道流出的金属液相遇（也称叠加现象），横浇道中的整个液面同时上

金属材料蠕变

金属材料蠕变 早期，人们对金属材料强度的认识不足，设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。不少构件，即使使用应力低于弹性极限，使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。随着科学技术的发展，金属材料的使用温度逐步提高，这种矛盾越来越突出。这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系，从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域，成为其他几个研究领域的基础。 金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。熔点较低的金属容易产生这种现象；金属所处的温度越高，这种现象越明显。在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。引起蠕变的这一应力称蠕变应力。在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。在有些情况下(特别是在工程上)，把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时，往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度，后者又称为持久强度。蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。温度和应力的作用方式可以是恒定的，也可以是变动的。常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。为了与变动情况相区别，把这种试验称为静态蠕变试验。 蠕变现象很早就被人们发现，远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属，因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象，进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。对这些合金，要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm，不锈钢>0.4Tm)。 蠕变现象的研究是与工业技术的发展密切相关的。随着工作温度的提高，材料蠕变现象越来越明显，对材料蠕变强度的要求越来越高。不同的工作温度需选用具有不同蠕变性能的材料，因此蠕变强度就成为决定高温金属材料使用价值的重要因素。 蠕变曲线 在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形e与时间t的关系可用如图9.76所示的典型的蠕变曲线表示。曲线可分下列几个阶段： 图9.76 典型的蠕变曲线 第I阶段：减速蠕变阶段(图中AB段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形e0，以后随加载时间的延续变形连续进行，但变形速率不断降低； 第II阶段：恒定蠕变阶段，如图中曲线BC段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率； 第III阶段：曲线上从C点到D点断裂为止，也称加速蠕变阶段，随蠕变过程的进行，蠕变速率显着增加，直至最终产生蠕变断裂。D点对应的tr就是蠕变断裂时间，er是总的蠕变应变量。 温度和应力也影响蠕变曲线的形状。在低温(<0.3Tm)、低应力下(曲线1)实际上不存在蠕变第III阶段，而且第II阶段的蠕变速率接近于零；在高温(>0.8Tm)、高应力下(曲线3)主要是蠕变第III阶段，而第II阶段几乎不存在。

农业物料基本参数研究现状及在农业工程中的应用

农业物料基本参数研究现状及在农业工程中的应用 农业物料通常指与农业工程直接相关的动物、植物、微生物等农产品及与农业生产直接相关的一些生产资料（如种子，肥料，果实等）。农业物料的种类不同，其物理特性也不同。农业物料的物理特性主要包括农业物料的基本物理特征、力学特性、电特性、光特性、热特性等，以及某些特性之间的相互影响]1[。随着农业现代化进程的不断发展，农业物料物理特性的研究领域不断拓宽和加深，研究方法、测试手段和技术不断改进，研究成果在农业生产和农业物料加工机械装备及系统的设计、生产工艺过程的检测与控制等领域得到了广泛的应用。对农业物料特性研究的目的就是在于使农业工程提高工作质量, 减少损失和创立新理论、新原理、新技术, 开拓新领域。更好地将工程技术应用于农业生产，满足农业生产需要，促进农业不断发展，以获得最大的经济效益、生态效益和社会效益。 作为农业物料学中主要研究对象——农业物料基本物理特性，主要包括物料的单元素尺寸、综合尺寸、外观形状和颜色、密度、空隙率、摩擦因数、表面特征、宏观和微观结构等。农业物料的种类繁多，其基本物理特性各异，研究内容丰富，许多研究成果得到了广泛应用。 形状和尺寸 在许多应用中，如机械分选和分级、气流输送和分离以及产品的热处理等都必须精确地确定物料的形状和尺寸，物料的形状和尺寸是不可分割的两个参数。Marchant等人]2[就对马铃薯的尺寸和形状特性参数进行了研究，设计出一种计算机视觉系统，能把马铃薯按不同尺寸和形状分成不同的级别，分选速度可达到40个/min。王文奎]3[对常见农产品的几何形态、纤维性、软脆性、硬脆性、塑韧性、弹性、粘附性等物理特性及相应的切片加工工艺进行了分析研究，给出不同物理性状农产品最佳切制加工工艺方法，为农产品深加工切片工艺装备的研发提供了技术支持。根据农产品物料的大小、形状、色彩、文理、表面缺陷等基本物理特征，利用机器视觉技术可实现农产品品质检测分级。 密度和比重 而对于农业物料的体积、密度和比重在许多场合也都是必不可少的原始数据，例如干草的干燥和贮存、贮存仓、青贮仓的设计、青贮料的机械压缩、颗粒饲料和草饼的稳定性、分离和分级、气流和水力输送、种子纯度测定和成熟度评定等都需要密度和比重的数据。张桂华等人]4[对包衣稻种的粒径、球度、千粒重、密度、休止角、摩擦角等物理参数进行了测试研究，其研究结果为排种器结构和排种性能设计提供了设计依据。李诗龙]5[和Mrema等人]6[研究了油菜籽的形态、结构、细胞组织、散体的密度、摩擦因数、弹性模量和泊松比以及渗透性和吸附性等物理特性，对油菜籽的预处理方法和压榨工艺选择，提高油脂提取效率有重要的指导意义。 水分和活性 农业物料和食品中都含有一定的水分，水是维持懂、植物生存必不可少的物质之一，也

金属室温挤压成形中的流动规律南理工

金属室温挤压成形中的流动规律 班级：9131161502 学号：8 姓名：安志恒 理工大学 材料科学与工程学院 2016．5. 30

1.实验目的 （1） 掌握挤压变形过程中金属流动规律的一般测量方法。 （2） 学会分析考察轴对称挤压时金属流动区域的特性和产生原因。 （3） 学会计算金属沿挤压轴向的应力、应变值，并绘制其分布图。 （4） 学会分析考察变形过程挤压力的变化情况，掌握测量挤压时挤压力的一般测量方法。 （5） 了解挤压模具模孔设计不当，可能引起金属出模孔时发生弯曲等的原因。 2.实验原理 研究金属在挤压时的挤压力变化规律是非常重要的，因为挤压制品的组织性能、表面质量、形状尺寸和工模具的设计原则都与其密切相关。影响挤压力的因素有：金属材料的变形抗力、摩擦与润滑、温度、工模具的形状和结构、变形程度与变形速度等。挤压力的变化规律如图1所示。 图1 挤压力随着挤压轴行程变化 研究挤压时金属流动规律的实验方法有很多种：如坐标网格法、观察塑性法、金相法、光塑性法、莫尔条纹法、硬度法等，其中最常用的是坐标网格法。多数情况下，金属的塑性变形是不均匀的。若将变形体分割成无穷多的单元体，如果

单元体足够小，则可近似认为是此单元体发生的是均匀变形。因此可借均匀变形理论来解释不均匀变形过程，此即为坐标网格法的理论基础。此法中，网格应尽可能小，但考虑到单晶体的各向异性的影响，一般取边长为5mm，深度为1～2mm。 坐标网格法是研究金属塑性变形分布应用最广泛的一种方法，其实质是把模型毛坯制成对分试样，变形前在试样的一个剖分面上刻上坐标网如图2所示。变形后根据网格变化计算相应的应变，也可由此得到应变分布。坐标网可划成正方形或圆形，其尺寸根据坯料尺寸及变形程度确定，一般在2~10mm之间。图3为挤压成形后纵剖面的网格变化情况。 图2 挤压之前剖分面上的坐标网格 图3 挤压后剖分面上的坐标网格，坐标原点可以设在左下角，以使最终应变分布曲线分布在第一象限 图4为金属挤压变形后单元坐标网格的变化。如图4a所示，在正方形坐标

农业物料第二章基本物理参数

第二章基本物理参数 第一节形状和尺寸 一图形比较法：将物料的纵剖面和横剖面的形状与标准图形相比较以确定物料的形状。 常用术语：圆形、扁圆形、长椭圆、圆锥形、卵形、椭圆形、不对称、歪斜形、规则、不规则。 二．用类似的几何体表示 根据物料形状，用相似规则几何体表示，利用其计算公式计算物料的体积和表面积。 利用实验方法确定实际体积和表面积后，可确定实际值与计算值之间的比例系数从而确定各种农产品典型形状的校正系数。

三．形状指数：是把物体的实际形状与基准形状进行比较的一个物理量； 1.圆度比和圆度（roundness）：表示物体角棱的锐度，表明物体在投影面内的实际形状与圆形之间的差异程度。 2. 球度（sphericity）：表示物体实际形状与球体之间的差异程度。

四．形状系数：表示物体实际形状与球体之间的接近程度。 A 1、A 2、A 3 —物体在三个垂直平面内的投影面积；Ac —平均投影面积 凸状物理论： 一般物料： 根据K 或 值可判别物料形状与球体间的差异。π 361 32≤ S V c A S 4=33 21A A A A c ++= 3 20321169V K V A c =?? ? ??≥π21 .11693 10=??? ??=πK 3 2V K A c =K /21.1=?32V A K c =?

五．轴向尺寸： 采用照片放大器或投影设备反映物料外形轮廓。物料的三维尺寸分别用a、b、c表示。三轴两两垂直但不一定相交。尺寸、形状密不可分。 六．粒径：用于表示粒状、粉状物料的形状和尺寸（单个颗粒的粒径或由不同尺寸粒子组成的粒子群的平均粒径）的一种方法。

金属材料成型工艺基础重点

第一章：金属的液态成型 一、充型： 1.充型概念：液态合金填充铸型的过程，简称充型。 2.充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。 ?充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷 ?影响充型能力的主要因素 ?⑴合金的流动性—液态合金本身的流动能力 a 化学成分对流动性的影响—纯金属和共晶合金的成分的流动性好 b工艺条件对流动性的影响—浇注温度、充型能力、铸型阻力 c流动性的实验 ?⑵工艺条件：a、浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。 b、铸型填充条件—铸型的许热应力 c、充型压力：态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 d、铸件复杂程度:构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难 e、浇注系统的的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。 f、折算折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。 ——影响铸型的热交换影响动力学的条件（充型时阻力的大小），必须在保证工艺条件下金属的流动性好充型能力才好。 二、冷却 ⑴影响凝固的方式的因素：a.合金的结晶温度范围—合金的结晶温度范围愈小，凝固区 域愈窄，愈倾向于逐层凝固。金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的。由表层向中心逐层推进(称为逐层凝固)方式，固体层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性好。 b.铸件的温度梯度—在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸 件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。 ⑵凝固: a.逐层凝固—充型能力强，便于防止缩孔、缩松。灰铸铁和铝硅合金等倾向于逐层凝固。 b.糊状凝固—充型能力差，难以获得结晶紧实的铸件球铁倾向于糊状凝固。 c.中间凝固— ⑶收缩:a.液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。由温度下降引起。 T浇—T液用体收缩率表示 b.凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。由状态改变、温度下降和相 变三部分组成。 T液—T固用体收缩率表示 ——液态收缩与凝固收缩产生的缺陷：1)缩孔 产生部位：通常在铸件上部，或最后凝固的部分,呈倒锥形，内表面粗糙。 产生条件：铸件由表及里地逐层凝固，即纯金属或共晶成分的合金易产生缩孔。 影响因素：合金的液态收缩↑，凝固收缩↑→缩孔容积↑浇注温度↑→缩孔容积↑；铸件较厚→缩孔容积↑ 2)缩松 缩松：分散在铸件某些区域内的细小孔洞，分为宏观缩松和显微缩松两种，显微缩松分布更为广泛。

第23例 材料蠕变分析实例

第23例材料蠕变分析实例—受拉平板本例简单地介绍了蠕变的概念及蠕变材料模型的创建方法，简单地介绍了结构蠕变分析的方法、步骤及要点。 23.1蠕变简介 蠕变是指金属材料在长时间的恒温、恒载作用下，持续发生缓慢塑性变形的行为，大多数金属材料在高温下都会表现出蠕变行为。 如果材料发生了蠕变，在恒载作用下结构会发生持续变形；如果结构承受恒位移，则应力会随时间而减小，即产生应力松弛。 图23-1 蠕变曲线 蠕变一般分为蠕变初始阶段（Primary）、蠕变稳定阶段（Secondary）和蠕变加速阶段(Tertiary)三个阶段，如图23-1所示。蠕变初始阶段时间很短，应变率随时间而减小；在蠕变稳定阶段，应变以常速率发展；在蠕变加速阶段，应变率急剧增大直至材料失效。研究蠕变行为，主要针对蠕变初始阶段和蠕变稳定阶段。 研究问题时一般以蠕变方程（又称本构关系）来表征蠕变行为，蠕变方程以蠕应变率的，形式表示dεcr/dt =AσBεC t P式中，εcr为蠕应变。A、B、C、D是由实验得到的材料特性参数。当D<0时，蠕应变率随时间减小，材料处于蠕变初始阶段；当D=0时，蠕应变率不随时间变化，材料处于蠕变稳定阶段。

在ANSYS中，有一个蠕应变率库供选择。 23.2问题描述 一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定压力p=100MPa，矩形平板尺寸如图23-2所示，材料的弹性模量为2xl05MPa，泊松比为0.3，蠕变稳定阶段蠕变方程dεcr/dt =C1σC2。C2，式中，C1=3.125 x10-14，C2=5。试分析平板右端的位移随时间的变化情况。 提示：为避免出现较小值，力单位用N，长度单位用mm，时间单位为h。 图23-2受拉矩形平板 23.3分析步骤 23.3.1改变任务名 拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图23-3所示的对话框，在“[/FJLNAM]”文本框中输入EXAMPLE23，单击“OK”按钮。 图23-3改变任务名对话框 23.3.2选择单元类型 拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit／Delete，弹出如图23-4所示的对话框，单击“Add…”按钮，弹出如图23-5所示的对话框，