現(xiàn)代實驗力學課件

1、第 3講 振動傳感器應用 專題選講 清華大學航天航空學院 陸秋海 Vibration Transducers Application 20101101 現(xiàn)代實驗力學 實驗模態(tài)分析 運載工程與力學學部 VIB LAB981014 WJZ 力傳感器 Force Transducers 阻抗頭 Impedance Heads 速度傳感器 Velocity Transducers B 8776A50 7K。

2、版權(quán)所有 2004 c 陸秋海 第 1講 緒 論 運載工程與力學學部 20101101 現(xiàn)代實驗力學 實驗模態(tài)分析 現(xiàn)代實驗力學 實驗模態(tài)分析 模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種近代方法 是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應用 模態(tài)是機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性 每一個模態(tài) 具有特定的固有頻率 阻尼比和模態(tài)振型 模態(tài)分析最終目標是在識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù) 為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析 振動故障診斷和 預報以及結(jié)構(gòu)動。

3、第五節(jié) 玻璃的結(jié)構(gòu)理論,一、微晶學說二、無規(guī)則網(wǎng)絡學說,一、微晶學說,實驗依據(jù) 折射率-溫度曲線 鈉硅雙組分玻璃的X射線散射強度曲線 紅外反射光譜,圖318 硅酸鹽玻璃折射率隨溫度變化曲線,520-590 ,折射率-溫度曲線,圖319 一種鈉硅酸鹽玻璃（SiO2含量76.4%）的折射率隨溫度的變化曲線,折射率-溫度曲線,圖320 27Na2O73SiO2玻璃的X射線散射強度曲線,1未加熱； 2在。

4、第二節(jié) 熔體的性質(zhì),一、粘度 粘度的含義、粘度與溫度的關(guān)系、粘度與組成的關(guān)系 二、表面張力 表面張力的含義、表面張力與溫度的關(guān)系、表面張力與組成的關(guān)系,一、粘度 粘度是流體（液體或氣體）抵抗流動的量度。 當液體流動時： FS dv/dx （31） 式中F兩層液體間的內(nèi)摩擦力； S兩層液體間的接觸面積； dv/dx垂直流動方向的速度梯度； 比例系數(shù)，稱為粘滯系數(shù)，簡稱粘度。,因此，粘度物理意義是指。

5、第五節(jié) 影響擴散系數(shù)的因素,擴散是一個基本的動力學過程，對材料制備、加工中的性能變化及顯微結(jié)構(gòu)形成以及材料使用過程中性能衰減起著決定性的作用，對相應過程的控制，往往從影響擴散速度的因素入手來控制，因此，掌握影響擴散的因素對深入理解擴散理論以及應用擴散理論解決實際問題具有重要意義。,擴散系數(shù)是決定擴散速度的重要參量。討論影響擴散系數(shù)因素的基礎(chǔ)?；谙率?從數(shù)學關(guān)系上看，擴散系數(shù)主要決定于溫度，顯于函。

6、第六章 擴 散,第一節(jié) 引 言 第二節(jié) 固體擴散機制及擴散動力學方程 第三節(jié) 擴散系數(shù) 第四節(jié) 影響擴散系數(shù)的因素,第一節(jié) 引 言 就固體中原子（或離子）的運動而論，有兩種不同的方式。一種為大量原子集體的協(xié)同運動，或稱機械運動；另一種為無規(guī)則的熱運動，其中包括熱振動和跳躍遷移： 所謂擴散是由于大量原子的熱運動引起的物質(zhì)的宏觀遷移。,一、從不同的角度對擴散進行分類（1）按濃度均勻程度分： 有濃度差的。

7、1.5 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-無機化合物結(jié)構(gòu),晶體的結(jié)構(gòu): 晶體所屬的晶系 晶體中質(zhì)點的堆積方式及空間坐標 配位數(shù)、配位多面體及其連接方式 晶胞分子數(shù) 空隙填充情況 特定的晶體結(jié)構(gòu)對晶體性能的影響 材料組成-結(jié)構(gòu)-性能之間的相互關(guān)系,本節(jié)介紹以下內(nèi)容： 一、AX型結(jié)構(gòu)， 二、AX2型結(jié)構(gòu)， 三、A2X3型結(jié)構(gòu)， 四、 ABO3型結(jié)構(gòu)， 五、 AB2O4型（尖晶石，spinelle）結(jié)構(gòu)， 六、無機化。

8、第三節(jié) 固相反應動力學 一.一般動力學關(guān)系 整個過程的速度將由其中速度最慢的一環(huán)控制?，F(xiàn)以金屬氧化反應M +1/2O 2 MO為例（圖5）說明之。,圖5,由化學動力學和菲克第一定律，其反應速度V和擴散速度V分別為： V= = Kc V= = D = D,當過程達到平衡時， Vp= VD或 K0= D C = c 0 V = Kc =,討論： 1、當擴散速度遠大于化學反應速度時，即KD/，則。

9、12.3 高溫蠕變與疲勞,很多構(gòu)件長期在高溫條件下運轉(zhuǎn)。例如，航空發(fā)動機葉片的使用溫度高達1000，用Cr-Mo-V鋼制造的汽輪機轉(zhuǎn)子使用溫度約為550等。 高溫對金屬材料的力學性能影響很大。 溫度和時間還影響金屬材料的斷裂形式。,一、高溫蠕變 1、蠕變現(xiàn)象和蠕變曲線 2、蠕變極限和持久強度 3、蠕變斷裂 4、蠕變斷裂機制圖 二、高溫疲勞,一、高溫蠕變,1、蠕變現(xiàn)象和蠕變曲線 當溫度T(0。

10、大多數(shù)相變過程都具有成核-生長相變機理。大量的晶型轉(zhuǎn)變包括簡單地分解為二相區(qū)域的轉(zhuǎn)變，都可以用成核-生長過程來描述。在這種過程中，新相的核以一種特有的速率先形成，接著這個新相再以較快的速度生長。亞穩(wěn)相到穩(wěn)定相的不可逆轉(zhuǎn)變。通常是以成核-生長的方式進行。,第二節(jié) 成核-生長相變,一、相變過程的不平衡狀態(tài)及亞穩(wěn)區(qū) 從熱力學平衡的觀點看，將物體冷卻(或者加熱)到相轉(zhuǎn)變溫度，則會發(fā)生相轉(zhuǎn)變而形成新相，從圖。

11、第一章：概 述,1.1 力學與材料和工程結(jié)構(gòu)的關(guān)系,材料,力學,工程結(jié)構(gòu),連續(xù)介質(zhì)/ 細觀/微觀/納觀,宏觀,1.2 材料的分類、形態(tài)及其性能,材料,工程材料,功能材料,材料形態(tài),液態(tài),固態(tài),氣態(tài),金屬材料 高分子材料 陶瓷材料 復合材料,原子、離子或分子等粒子是組成物質(zhì)材料的最基本單元。粒子間的作用力和熱運動決定了物質(zhì)材料的狀態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)）及其力學行為。當。

12、第二章： 材料晶體結(jié)構(gòu)的基本概念,2.1 晶格與晶胞 用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間點陣叫做晶格。 組成晶格的最小幾何單元叫做晶胞。,圖2-1 晶體中的原子排列模型,圖2-2 晶格與晶胞,2.2 晶格常數(shù)與晶系,圖 2.3 晶胞大小及形狀表示,14種晶胞大小示意圖,7 種晶系(晶胞中原子數(shù)為1）,取晶胞角上的某一結(jié)點（習慣上取左下角后面一點）作為原點，沿其三條棱邊作x,y,z軸，并以三。

13、第四章: 材料在其它載荷下的力學行為,4.1 扭轉(zhuǎn)試驗,特點： (1) 試件界面為圓形； (2) 界面應力分布不均勻， 表面最大，心部為零; (3) 沒有拉伸時的頸縮現(xiàn)象;,應力-應變分布,W=pd03/16=界面系數(shù), d0=試樣直徑, l0=標距長度,4.2 彎曲試驗,三點彎曲試驗 Mmax=FL/4,四點彎曲試驗 Mmax=FK/2,W=彎曲截面系數(shù)， 矩形截面：W=bh2/6,彎曲。

14、第五章：斷裂韌性 常規(guī)強度理論 ： smaxs 問題 ：突然斷裂， 如 1950年美國北極星 導彈上的固體燃料發(fā)動機殼體在發(fā)射時 發(fā)生爆炸。原因：微裂紋 誕生 ：斷裂力學 研究裂紋的擴展機理 5.1 線彈性條件下的斷裂韌性 三種主要斷裂 形。

15、第三節(jié) 輻射損傷 暴露在輻射下的材料會發(fā)生許多不同的問題，造成 材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變。 1金屬 高能量的輻射 例如中子 可把原子撞離它的正常位置，而形成 間隙原子及空位，這些點缺陷可以顯著改變金屬材料的 電學性質(zhì) 如導電性，也可以影響材料的。

16、第二章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷 缺陷的含義 ：通常把晶體點陣結(jié)構(gòu)中周期性勢場的畸變稱為 晶體的 結(jié)構(gòu)缺陷 。 理想晶體 ：質(zhì)點嚴格按照空間點陣排列。 實際晶體 ：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整性。 研究缺陷的意義： 由于缺陷的存在，才使晶體表現(xiàn)出各種。

17、0.2 組成 結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 工藝過程之間的關(guān)系 材料科學與工程的四個基本要素： 合成與加工 組成與結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 使用性能 。 探索這四 個要素之間的關(guān)系 圖 0.2， 覆蓋從基礎(chǔ)學科到工程的全部 內(nèi)容 。 四個要素之間的密切關(guān)系確定了材料科學與。

18、2.6 非化學計量化合物 實際的化合物中 ， 有一些化合物不符合定比定律 ， 負離 子與正離子的比例并不是一個簡單的固定的比例關(guān)系 ， 這些 化合物稱為非化學計量化合物 。 非化學計量化合物的特點 ： 1 非化學計量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣。

19、第三節(jié) 固相燒結(jié) 從前面討論可知，傳質(zhì)方式不同，燒結(jié)機 理亦不相同：對于不同物料，起主導作用的機 理會有不同，即使同一物料在不同的燒結(jié)階段 和條件下也可能不同。燒結(jié)的各個階段，坯體 中顆粒的接觸情況各不同。 為了便于建立燒結(jié)的動力學關(guān)系，目。

20、腐蝕與氧化 幾乎所有材料在制備加工和使用過程中都會 與特定環(huán)境相接觸。從物理化學方面考慮，材料或 多或少地會與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生一系列相互作用，即材 料在環(huán)境介質(zhì)中會表現(xiàn)出特有的環(huán)境行為效應。在 敞開物系中，腐蝕氧化磨損等是材料最基本的 環(huán)境行為。