第一篇：材料力學(xué)金屬扭轉(zhuǎn)實驗報告

材料力學(xué)金屬扭轉(zhuǎn)實驗報告

【實驗?zāi)康摹?/p>

1、驗證扭轉(zhuǎn)變形公式，測定低碳鋼的切變模量 G。；測定低碳鋼和鑄鐵的剪切強度極限b? 握典型塑性材料（低碳鋼）和脆性材料（鑄鐵）的扭轉(zhuǎn)性能；

2、繪制扭矩一扭角圖； 3、觀察和分析上述兩種材料在扭轉(zhuǎn)過程中的各種力學(xué)現(xiàn)象，并比較它們性質(zhì)的差異； 4、了解扭轉(zhuǎn)材料試驗機的構(gòu)造和工作原理，掌握其使用方法。

【實驗儀器】

儀器名稱

數(shù)量

參數(shù)

游標卡尺 1 0-150mm，精度 CTT502 微機控制電液伺服扭轉(zhuǎn)試驗機 1 最大扭矩 500N·m，最大功率 低碳鋼、鑄鐵 各 1 標準

【實驗原理和方法】

1..測定低碳鋼扭轉(zhuǎn)時的強度性能指標

試樣在外力偶矩的作用下，其上任意一點處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。隨著外力偶矩的增加，當(dāng)達到某一值時，測矩盤上的指針會出現(xiàn)停頓，這時指針所指示的外力偶矩的數(shù)值即為屈服力偶矩esM，低碳鋼的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為 pess43WM? ?

式中：/3pd W ? ? 為試樣在標距內(nèi)的抗扭截面系數(shù)。

在測出屈服扭矩sT 后，改用電動快速加載，直到試樣被扭斷為止。這時測矩盤上的從動指針所指示的外力偶矩數(shù)值即為最大力偶矩ebM，低碳鋼的抗扭強度為 pebb43WM? ?

對上述兩公式的來源說明如下：

低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)變形過程中，利用扭轉(zhuǎn)試驗機上的自動繪圖裝置繪出的 ? ?eM 圖如圖1-3-2 所示。當(dāng)達到圖中 A 點時，eM 與 ? 成正比的關(guān)系開始破壞，這時，試樣表面處的切應(yīng)力達到了材料的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力s?，如能測得此時相應(yīng)的外力偶矩epM，如圖 1-3-3a 所示，則扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為 pepsWM? ?

經(jīng)過 A 點后，橫截面上出現(xiàn)了一個環(huán)狀的塑性區(qū)，如圖 1-3-3b 所示。若材料的塑性很好，且當(dāng)塑性區(qū)擴展到接近中心時，橫截面周邊上各點的切應(yīng)力仍未超過扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，此時的切應(yīng)力分布可簡化成圖 1-7c 所示的情況，對應(yīng)的扭矩sT 為 O?M eABCM epM esM eb 圖 1-3-2

低碳鋼的扭轉(zhuǎn)圖 ? sT

? sT

? sT（a）

pT T ?

（b）s pT T T ? ?

（c）sT T ?

圖 1-3-3

低碳鋼圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力分布

s p s3d/2

0

2sd/2

0

s s3412d 2 d 2 ? ??? ? ?? ? ?? ? ? WdT ? ? ? ?? ? 由于es sM T ?，因此，由上式可以得到 pess43WM? ? 無論從測矩盤上指針前進的情況，還是從自動繪圖裝置所繪出的曲線來看，A 點的位置不易精確判定，而 B 點的位置則較為明顯。因此，一般均根據(jù)由 B 點測定的esM 來求扭轉(zhuǎn)

切應(yīng)力s?。當(dāng)然這種計算方法也有缺陷，只有當(dāng)實際的應(yīng)力分布與圖 1-7c 完全相符合時才是正確的，對塑性較小的材料差異是比較大的。從圖 1-6 可以看出，當(dāng)外力偶矩超過esM 后，扭轉(zhuǎn)角 ? 增加很快，而外力偶矩eM 增加很小，BC近似于一條直線。因此，可認為橫截面上的切應(yīng)力分布如圖 1-7c 所示，只是切應(yīng)力值比s? 大。根據(jù)測定的試樣在斷裂時的外力偶矩ebM，可求得抗扭強度為 pebb43WM? ?2..測定灰鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的強度性能指標

對于灰鑄鐵試樣，只需測出其承受的最大外力偶矩ebM（方法同 2），抗扭強度為 pebbWM? ?

由上述扭轉(zhuǎn)破壞的試樣可以看出：低碳鋼試樣的斷口與軸線垂直，表明破壞是由切應(yīng)力引起的；而灰鑄鐵試樣的斷口則沿螺旋線方向與軸線約成?45 角，表明破壞是由拉應(yīng)力引起的。

【 實驗步驟 】

一、低碳鋼

1、試件準備：在標距的兩端及中部三個位置上，沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值，再從三個平均值中取最小值作為試件的直徑 d。在低碳鋼試件表面畫上一條縱向線和兩條圓周線，以便觀察扭轉(zhuǎn)變形。

2、試驗機準備：按試驗機→計算機→打印機的順序開機，開機后須預(yù)熱十分鐘才可使用。根據(jù)計算機的提示，設(shè)定試驗方案，試驗參數(shù)。

3、裝夾試件：

（1）先將一個定位環(huán)夾套在試件的一端，裝上卡盤，將螺釘擰緊。再將另一個定位環(huán)夾套在試件的另一端，裝上另一卡盤；根據(jù)不同的試件標距要求，將試件擱放在相應(yīng)的 V 形塊上，使兩卡盤與 V 形塊的兩端貼緊，保證卡盤與試件垂直，以確保標距準確。將卡盤上的螺釘擰緊。

（2）先按“對正”按鍵，使兩夾頭對正。如發(fā)現(xiàn)夾頭有明顯的偏差，請按下“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鍵進行微調(diào)。將已安裝卡盤的試件的一端放入從動夾頭的鉗口間，扳動夾頭的手柄將試件夾緊。按“扭矩清零”按鍵或試驗操作界面上的扭矩“清零”按鈕。推動移動支座移動，使試件的頭部進入主動夾頭的鉗口間。先按下“試件保護”按鍵，然后慢速扳動夾頭的手柄，直至將試件夾緊。

（3）將扭角測量裝置的轉(zhuǎn)動臂的距離調(diào)好，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動臂，使測量輥壓在卡盤上。

4、開始試驗：按“扭轉(zhuǎn)角清零”按鍵，使電腦顯示屏上的扭轉(zhuǎn)角顯示值為零。按“運行”鍵，開始試驗。

5、記錄數(shù)據(jù)：試件斷裂后，取下試件，觀察分析斷口形貌和塑性變形能力，填寫實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。

6、試驗結(jié)束：試驗結(jié)束后，清理好機器，以及夾頭中的碎屑，關(guān)斷電源。

二、鑄鐵

1、試件準備：在標距的兩端及中部三個位置上，沿兩個相互垂直方向各測量一次直徑取平均值，再從三個平均值中取最小值作為試件的直徑 d。在低碳鋼試件表面畫上一條縱向線和兩條圓周線，以便觀察扭轉(zhuǎn)變形。

2、試驗機準備：按試驗機→計算機→打印機的順序開機，開機后須預(yù)熱十分鐘才可使用。根據(jù)計算機的提示，設(shè)定試驗方案，試驗參數(shù)。

3、裝夾試件：啟動扭轉(zhuǎn)試驗機并預(yù)熱后,將試件一端固定于機器,按“對正”按鈕使兩夾頭對正后,推動移動支座使試件頭部進入鉗口間.4、開始試驗：按“扭轉(zhuǎn)角清零”按鍵，使電腦顯示屏上的扭轉(zhuǎn)角顯示值為零。按“運行”鍵，開始試驗。

5、記錄數(shù)據(jù)：試件斷裂后，取下試件，觀察分析斷口形貌和塑性變形能力，填寫實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。

6、試驗結(jié)束：試驗結(jié)束后，清理好機器，以及夾頭中的碎屑，關(guān)斷電源。

【實驗數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理】

一.低碳鋼扭轉(zhuǎn)

1.低碳鋼直徑 D 測量

第一次測量

第二次測量

平均值

上部

中部

下部

2.低碳鋼定位環(huán)間距 L 測量

第一次測量

第二次測量

平均值

L

注：第二次實驗修正標距為 100

3.線性階段相關(guān)數(shù)據(jù)

當(dāng)處于線性階時,有

扭矩 M(N·m)扭角ψ(°)相對扭角ψ 0(°)

二.鑄鐵扭轉(zhuǎn)

1.鑄鐵直徑 d 測量

第一次測量

第二次測量

平均值

上部

中部

下部

【實驗結(jié)果分析】

一、低碳鋼數(shù)據(jù)處理1、驗證線性階段的數(shù)據(jù)是否為一條直線，以驗證比例極限內(nèi)的扭轉(zhuǎn)角公式

根據(jù) Original Data, 運用 b matlab 擬合實驗數(shù)據(jù)

則 選取數(shù)據(jù)如下表

數(shù)據(jù)

LoadV

PosV

LoadV

PosV

用 用 b matlab 繪制的圖如下

滿足線性關(guān)系

二、計算 低碳鋼 模量 G G

第二篇：巖石力學(xué)-實驗報告

巖石力學(xué)與工程

實驗報告

一、實驗?zāi)康?/p>

1、熟悉運用巖石力學(xué)的phase軟件；

2、運用巖石力學(xué)的基本理論，來計算某地的地應(yīng)力值。

二、實驗軟件

1、巖石力學(xué)phase軟件；

2、auto CAD 2006;

3、matlab 6.5軟件；

4、microsoft office 2003軟件。

三、實驗方法與步驟

1、選取九龍河溪古水電站地質(zhì)構(gòu)造帶作為實驗基礎(chǔ)，并用運用auto CAD軟件繪制將該地區(qū)的斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造單元；

2、在phase軟件中導(dǎo)入已繪制各種邊界（斷裂邊界、材料邊界、boundry）；

3、進行網(wǎng)格劃分；

4、定義材料，并將所計算的模型設(shè)置正確的材料顏色；

5、運用matlab軟件進行數(shù)據(jù)處理和計算；

5.1、已知理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應(yīng)力及最小主應(yīng)力，利用工程力學(xué)的力學(xué)計算方法，將已知應(yīng)力點的σ

1、σ

3、最大主應(yīng)力方向轉(zhuǎn)換成σx、σy、τxy、τyx.可得出如表1所示的的實驗數(shù)據(jù)：

地名 理塘 雅江 呷巴 長河壩 乾寧 σx 7.402573 5.352823 4.553373 3.119851 2.883026

σy 5.89742731 5.967177408 5.146626914 6.09014932 3.22697392

τxy 1.96052 0.76029 0.04486 0.42586 0.56961

x坐標-16.2352-8.7352 1.7393 7.3222-0.3815

y坐標 14.604 14.604 14.0014 13.0728 20.9622

表格1：將σ

1、σ3 轉(zhuǎn)化為σ

x、σy的數(shù)據(jù)表

5.2、運用matlab軟件編程，求出各個地區(qū)的ν、λ、α值 令E=E;v=ν；l=λ；a=α； Yanshi1的源程序：

E=input('請輸入E的值:');v=input('請輸入v的值:');G=E/[2*(1+v)] l=E*v/[(1+v)*(1-2*v)] a=l+2*G 對于⑤古生代到三疊紀的變質(zhì)分布 有：E=12500MPa，0.22 運行matlab程序：yanshi1 請輸入E的值:12500 請輸入v的值:0.22 G =5.1230e+003 l =4.0252e+003 a =1.4271e+004 即求得理塘G =370.3704；l =864.1975；a =1.6049e+003

5.3、在利用auto CAD 的測量距離方法，得出理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的坐標，求得的數(shù)據(jù)如表2：

地名 E(MPa)μ λ G α x坐標 理塘 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-121764 雅江 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-65514 呷巴 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08 13044.75 長河壩 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08 54916.5 乾寧 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-2861.25

表格2：各個地區(qū)的x,y坐標

5.4、建立matlab的矩陣模型，求出系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5

Matlab的矩陣模型如下：

A=[ α 0 2*α*X 0 a*Y 0 λ 0 2*λ*Y λ*X λ 0 2*λ*X 0 λ*Y 0 α 0 2*α*Y α*X 0 1 0 2*Y X 1 0 2*X 0 Y ];b=[σx;σy;τxy/G];

y坐標 109530 109530 105011 98046 157217 A*x=b；

即可得如下的系數(shù)矩陣：

A=[14271, 0,-3475388088, 0, 1563111392, 0, 4025.2, 0, 881760312，-490124453

14271, 0,-1869900588, 0, 1563111392, 0, 4025.2, 0, 881760312，-263706953

14271, 0, 372324682 , 0, 1498604846, 0, 4025.2, 0, 845376529.2，52507929

14271, 0, 1567426743, 0, 1399214466, 0, 4025.2, 0, 789309518.4, 221049896

14271, 0,-81667225 , 0, 2243636672, 0, 4025.2, 0, 1265655712,-11517305

4025.2, 0,-980248906, 0, 440880156, 0, 14271, 0, 3126205260,-1737694044

4025.2, 0,-527413906, 0, 440880156, 0, 14271, 0, 3126205260,-934950294

4025.2, 0, 105015858，0, 422688265, 0, 14271, 0, 2997209691, 186162341

4025.2, 0, 442099792，0, 394654759, 0, 14271, 0, 2798625024, 783713372

4025.2, 0,-23034610，0, 632827856, 0, 14271, 0, 4487273343,-40833612

0，1，0, 219060,-121764, 1，0,-243528，0，109530

0，1，0, 219060,-65514，1，0,-131028，0，109530

0，1，0, 210021, 13044.8, 1，0, 26089.6，0，105010.5

0，1，0, 196092, 54916.5, 1，0, 109833，0，98046

0，1，0, 314433,-2861.3, 1，0,-5722.6，0，157216.5];

b=[-5.89743;-5.96718;-5.14663;-6.09015;-3.22697;-7.4026;-5.3528;-4.5534;-3.1199;

-2.883;0.000382689;0.000148407;0.000008756;0.000083127;0.000111185];5.5、利用以上模型來求解，從中任意選取10組可求A1,A2,A3,A4,A5和B1,B2,B3,B4,B5的值分別如下：

A1=-0.0007, A2=0, A3=-1E-10, A4=-1E-09, A5=3E-09, B1=0.00013, B2=-0.0003, B3=-2E-09, B4=6.5E-10, B5=1.7E-09 5.6、根據(jù)以上的系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5可將研究區(qū)域的不同坐標值找出，利用以下式子求出σx，σy，τxy值： α*A1+2αX*A3+αY*A5+λ*B2+2λY*B4+λX*B5=σx λ*A1+2λX*A3+λY*A5+α*B2+2αY*B4+αX*B5=σy B1+2X*B3+Y*B5+A2+2Y*A4+X*A5=τxy/G 求得的實驗數(shù)據(jù)見表3：

X σy Y σx τxy-270030.1-300000 26.10190827 23.443972-3.3845051-248837-300000 26.01878553 22.919628-3.1933399-236123.4-300000 25.96892114 22.60508-3.0786621-196566.8-300000 25.81377387 21.6264-2.7218553-184185.2-300000 25.76521133 21.320064-2.6101715-153965.8-300000 25.64668607 20.572399-2.3375878-123746.4-300000 25.52816081 19.824733-2.0650041-93526.95-300000 25.40963555 19.077067-1.7924204-60145.15-300000 25.2787069 18.25116-1.4913115-26763.34-300000 25.14777826 17.425253-1.1902025 6618.4692-300000 25.01684961 16.599346-0.8890936 45416.512-300000 24.86467765 15.639435-0.5391294 73948.703-300000 24.75276995 14.933514-0.2817648 104011.98-300000 24.6348571 14.189711-0.0105895 134075.26-300000 24.51694425 13.445909 0.26058577 164138.53-300000 24.3990314 12.702106 0.53176105 175764.95-300000 24.35343079 12.414454 0.63663307 217176.63-300000 24.19100772 11.389878 1.01017268 258588.32-300000 24.02858465 10.365302 1.38371229-300000 267798.0381-0.913855697 6.8671631-3.0855215-300000 235596.0762 0.624976383 7.8493492-3.1178096-300000 203394.1143 2.163808463 8.8315352-3.1500977-300000 158059.4885 4.330209902 10.214278-3.1955536-300000 124366.9978 5.940269739 11.241926-3.2293362-300000 90674.50712 7.550329576 12.269575-3.2631188-300000 56982.01644 9.160389413 13.297223-3.2969014-300000 42538.32465 9.850608735 13.737767-3.3113838-300000 10072.42382 11.40205364 14.728004-3.3439365-300000-22393.477 12.95349854 15.71824-3.3764892-300000-49054.7592 14.22755869 16.531431-3.4032218-300000-75716.0413 *** 17.344622-3.4299544-300000-113096.701 17.28792486 18.484762-3.4674351-300000-150477.361 19.07423088 19.624903-3.5049157-300000-187858.021 20.8605369 20.765043-3.5423964-300000-225238.68 22.64684292 21.905184-3.579877-300000-262619.34 24.43314895 23.045324-3.6173577-300000-300000 26.21945497 24.185465-3.6548383

表格3：不同坐標的應(yīng)力值 5.7、在Phase中設(shè)定邊界應(yīng)力值導(dǎo)入所求的模型，即可得到所需的實驗?zāi)Ｐ?。模型如圖1所示：

圖1：實驗?zāi)Ｐ蛨D

四、實驗成果

由以上的模型，在phase軟件中經(jīng)過計算，可建立如下圖所示的成果：

圖2：maximum shear strain圖

圖3：strength factor 圖

五、實驗中遇到的問題及心得體會

本題是巖石力學(xué)的基本實驗之一，旨在通過學(xué)習(xí)了一些巖石力學(xué)的基本知識，來實地計算某地的地應(yīng)力。本題以九龍河溪古水電站地質(zhì)構(gòu)造為實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，來對該地區(qū)的地應(yīng)力值進行了定量的計算。實驗的過程中，由于是第一次接觸巖石力學(xué)phase軟件，也遇到了一定的問題。具體來說可以概括如下：

1、工程力學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)得不是特別的扎實，致使在已知了理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應(yīng)力及最小主應(yīng)力后，處理實驗數(shù)據(jù)花了一定的時間，利用公式???x??y2?(?x??y2)2??x2花費了一定的時間，此題可用應(yīng)力圓的方法來計算，使問題得到一定的簡化。

2、由于知識的局限性，所學(xué)的matlab知識也不是特別的熟練。此題本來也可以excel來解決問題，求解線性方程組也有一定的方便，但關(guān)于這方面的知識自己學(xué)得不是特別的精通，致使用了matlab軟件來解決。本題在一定的程度上也反映matlab的局限性，如在求解的過程中，可從中選取任意15個線性方程組中的10組數(shù)據(jù)來解決需要求的系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5。但matlab不能夠顯示數(shù)據(jù)過于小的數(shù)據(jù)，因此在運行的過程中，會遇到顯示-Inf的情況，此方式就表示了在matlab的情況下，不能正常的顯示數(shù)據(jù)。如果采用excel來解決問題，或許不會遇到這樣類似的問題。

3、實驗過程中，對計算模型的思路不清晰。致使在做題的過程中，在得出一些實驗數(shù)據(jù)之后，不能進行下一步的正確操作。只有在等到老師講解了一些相關(guān)的步驟之后，才會有一定的思路。同是，對模型也不是特別的清楚，由于phase軟件全部是英文的命令，所以在操作的過程中，也有了一定的難度。在實驗時，我不僅遇到了一些難題，而且還轉(zhuǎn)了一定的圈子。比如在添加在Phase軟件中設(shè)定邊界應(yīng)力值時，由于不知道實驗的條件，所以給模型的四周都設(shè)定了邊界的應(yīng)力值，但之后在計算時，卻出現(xiàn)了一定的問題。之后經(jīng)過老師的講解，才知道另外兩邊的值是不需要加的。這不僅給計算的過程帶來了冗雜，而且也浪費了不少的時間。

通過本次實驗，我也深刻的認識到了自己所學(xué)的知識的局限性。巖石力學(xué)phase軟件，auto CAD 2006，matlab 6.5軟件以及microsoft office 2003軟件這些有用的學(xué)習(xí)軟件，在以后學(xué)習(xí)的過程中我一定要抽空來熟練這些軟件的。同時，我也深刻地認識到了計算機軟件對工程類的巨大作用。通過對一些實驗數(shù)據(jù)的收集，在軟件中解決這些實際的問題，的確給我們的學(xué)習(xí)和工作帶來了一定的方便。特別是對于這研究地質(zhì)類的軟件來說，我想如果可以的話，還可以考慮地震力的作用，來研究和預(yù)測地震，這些都是有極大地幫助?；蛘邔⑺芯康哪Ｐ蛠硗ㄟ^進一步的研究，并考慮其他的因素，來分析不同地質(zhì)深度的地應(yīng)力的變化情況，以對研究地質(zhì)構(gòu)造將有極大的幫助。

通過本次實驗，我也只是分析和計算了巖石力學(xué)實驗的一些初級東西。由于phase軟件的強大性，我想通過一定的方式，還可以從模型中研究出一些新的東西，這對于學(xué)習(xí)本軟件和巖石力學(xué)更深的知識，都是有極大的幫助的。當(dāng)然，這些也只有通過以后進一步的學(xué)習(xí)了。

最后，感謝王老師給我們這樣的一次實驗機會，也感謝她在實驗過程中給我的指導(dǎo)和幫助。

第三篇：金屬力學(xué)讀書報告

金屬力學(xué)讀書報告

任何機械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用。如起重機上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用；柴油機上的連桿，在傳遞動力時，不僅受到拉力的作用，而且還受到?jīng)_擊力的作用；軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種承受機械荷而不超過許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學(xué)性能。金屬表現(xiàn)來的諸如彈性、強度、硬度、塑性和韌性等特征就是用來衡量金屬材料材料在外力作用下表現(xiàn)出力學(xué)性能的指標。

強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強度指標一般用單位面積所承受的載荷即力表示，符號為σ，單位為MPa。工程中常用的強度指標有屈服強度和抗拉強度。屈服強度是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力，或開始出現(xiàn)塑性變形時的最低應(yīng)力值，用σs表示?？估瓘姸仁侵附饘俨牧显诶Φ淖饔孟?，被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，用σb表示。

對于大多數(shù)機械零件，工作時不允許產(chǎn)生塑性變形，所以屈服強度是零件強度設(shè)計的依據(jù)；對于因斷裂而失效的零件，而用抗拉強度作為其強度設(shè)計的依據(jù)。

塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。工程中常用的塑性指標有伸長率和斷面收縮率。伸長率指試樣拉斷后的伸長量與原來長度之比的百分率，用符號δ表示。斷面收縮率指試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原來截面積之比，用y表示。伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金屬材料進行壓力加工的必要條件，也是保證機械零件工作安全，不發(fā)生突然脆斷的必要條件。

硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度是材料的重要力學(xué)性能指標。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的強度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。

金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性，用ak表示，單位為J/cm2。沖擊韌性常用一次擺錘沖擊彎曲試驗測定，即把被測材料做成標準沖擊試樣，用擺錘一次沖斷，測出沖斷試樣所消耗的沖擊AK，然后用試樣缺口處單位截面積F上所消耗的沖擊功ak表示沖擊韌性。ak值越大，則材料的韌性就越好。ak值低的材料叫做脆性材料，ak值高的材料叫韌性材料。很多零件，如齒輪、連桿等，工作時受到很大的沖擊載荷，因此要用ak值高的材料制造。鑄鐵的ak值很低，灰口鑄鐵ak值近于零，不能用來制造承受沖擊載荷。

第一章 合金強化

從根本上講，金屬強度來源于原子間結(jié)合力。如果一個理想晶體，在切應(yīng)力作用下沿一定晶面和晶向發(fā)生滑移形變，根據(jù)計算，此時金屬的理論切變強度一般是其切變模量的1/10～1/30。而金屬的實際強度只是這個理論強度的幾十分之一，甚至幾千分之一。造成這樣大差異的原因曾是人們長期關(guān)注的課題。直到1934年，奧羅萬(E.Orowan)、波拉尼M.Polanyi)和泰勒(G.I.Taylor)分別提出晶體位錯的概念；位錯理論的發(fā)展揭示了晶體實際切變強度（和屈服強度）低于理論切變強度的本質(zhì)。在有位錯存在的情況下，切變滑移是通過位錯的運動來實現(xiàn)的，所涉及的是位錯線附近的幾列原子。而對于無位錯的近完整晶體，切變時滑移面上的所有原子將同時滑移，這時需克服的滑移面上下原子之間的鍵合力無疑要大得多。金屬的理論強度與實際強度之間的巨大差別，為金屬的強化提供了可能性和必要性（見形變和斷裂）?？梢哉J為實測的純金屬單晶體在退火狀態(tài)下的臨界分切應(yīng)力表示了金屬的基礎(chǔ)強度，是材料強度的下限值；而估算的金屬的理論強度是經(jīng)過強化之后所能期望達到的強度的上限。

強化金屬的方法有很多，例如冷加工、淬火以及機械熱處理等；但最有效而又穩(wěn)定的方法就是合金化。因為它除了強化金屬以外，往往對其他性能也會有所改進，如提高淬透性、增強抗氧化能力等。一般合金化后，由于改變了組織從而強度有所提高的強化稱為間接強化。合金化后直接提高了基體金屬強度的稱為直接強化。主要有直接強化中的固溶強化和間接強化中的彌散強化。1.1 固溶強化

融入固溶體中的溶質(zhì)原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。這種通過融入某種溶質(zhì)元素來形成固溶體而使金屬強化的現(xiàn)象稱為固溶強化。在溶質(zhì)原子濃度適當(dāng)時，可提高材料的強度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。

其影響因素影響因素主要有以下幾點：

（1）溶質(zhì)原子的原子分數(shù)越高，強化作用也越大，特別是當(dāng)原子分數(shù)很低時，強化作用更為顯著。

（2）溶質(zhì)原子與基體金屬的原子尺寸相差越大，強化作用也越大。（3）間隙型溶質(zhì)原子比置換原子具有較大的固溶強化效果，且由于間隙原子在體心立方晶體中的點陣畸變屬非對稱性的，故其強化作用大于面心立方晶體的；但間隙原子的固溶度很有限，故實際強化效果也有限。

（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價電子數(shù)目相差越大，固溶強化效果越明顯，即固溶體的屈服強度隨著價電子濃度的增加而提高。

固溶強化的程度主要取決于以下因素：

（1）原始原子和添加原子之間的尺寸差別。尺寸差別越大，原始晶體結(jié)構(gòu)受到的干擾就越大，位錯滑移就越困難。

（2）合金元素的量。加入的合金元素越多，強化效果越大。如果加入過多太大或太小的原子，就會超過溶解度。這就涉及到另一種強化機制，分散相強化。

（3）間隙型溶質(zhì)原子比置換型原子具有更大的固溶強化效果。

（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價電子數(shù)相差越大，固溶強化作用越顯著。固溶強化后的金屬其屈服強度、拉伸強度和硬度都要強于純金屬。絕大部分情況下，其延展性低于純金屬。導(dǎo)電性比純金屬低很多。抗蠕變，或者在高溫下的強度損失，通過固溶強化可以得到改善。

固溶強化按溶質(zhì)原子在基體中的分布情況可分為均勻強化和非均勻強化。均勻強化是指溶質(zhì)原子混亂分布于基體中時的強化作用。非均勻強化指溶質(zhì)原子優(yōu)先分布于晶體缺陷附近、或作有序排列時的強化。1.1.1 均勻強化

如圖所示，溶質(zhì)原子混亂的分布于基體中，因為位錯線具有一定的彈性，故對同一種分布狀態(tài)，由于不同溶質(zhì)原子與位錯線的相互作用不一樣，位錯線的運動就有（a）（b）兩種，（a）為相互作用強時，位錯線便感到溶質(zhì)原子密集，（b）為相互作用弱時，位錯線便感到溶質(zhì)原子較疏。

從表面上看，因為間隙式溶質(zhì)原子固溶后引起的晶格畸變大，對稱性差，故應(yīng)屬于（a），置換式的固溶后引起的晶格畸變小，對稱性高，故應(yīng)屬于（b）。但事實上，間隙式溶質(zhì)原子在晶格中，一般總是優(yōu)先于缺陷先結(jié)合，所以已不屬于均勻強化的范疇。下面我們還會看到，在均勻強化中，所謂位錯與溶質(zhì)原子相互作用強弱的說法是有局限性的。此外，上述均勻強化的機制顯然也不適用于當(dāng)溶質(zhì)原子分布的十分密集，以至使位錯線的彈性不能發(fā)揮的地步。這時，由于位錯線附近溶質(zhì)原子對它的作用有正有負，故平均后，其強化作用就為零了。

目前關(guān)于均勻強化有三種理論：Mott-Nabarro理論、Fleischer理論、Feltham理論。

由Mott-Nabarro理論可得

?0?G?b2c5/8(lnc)2

式中，?0——外加切應(yīng)力；

c——溶質(zhì)原子濃度；

?b——固溶原子與基體原子大小差引起的錯配度。

上式在一般濃度范圍內(nèi)c2/3(㏑c)2可近似為1，故?0?G?bc。此即臨界切應(yīng)力與溶質(zhì)原子濃度成正比的關(guān)系。此外，直接用基體同溶質(zhì)的Goldschmidt原子直徑差△D的對數(shù)與

2d τc/dc的對數(shù)作圖，（以銅合金為例），所得結(jié)果如左圖所示?？磥沓齆i以外各合金元素，基本上靠近一斜率為2的直線附近。

Fleischer理論有兩個主要的特點，一為溶質(zhì)原子與基體原子的相互作用中，除了考慮由于大小不同所引起的畸變外，還考慮了由于“軟”“硬”不同，即彈性模量不同而產(chǎn)生的影響；另一為置換原子與位錯的靜水張壓力的相互作用中，除了考慮純?nèi)行偷囊酝猓€考慮了純螺型的。

顯然，此圖要比前面的圖要好得多，兩者之間成很好的直線關(guān)系，其斜率也正好等于3/

2、這說明既考慮溶質(zhì)原子的大小，又考慮其“軟”“硬”的Fleischer理論是比只考慮溶質(zhì)原子大小的Mott-Nabarro理論更符合實驗事實。除此之外，F(xiàn)leischer理論還強調(diào)了合金強化中螺型位錯的特殊作用。

Feltham理論既給出τ

0與濃度

c的關(guān)系，又給出與形變溫度T的關(guān)系。不但如此，由于激活體積是θ的函數(shù)，而θ同時又依賴于合金元素濃度和溫度。正好Basinski等人最近在20多種不同濃度二元固溶合金中，發(fā)現(xiàn)在同一溫度下，它們的激活體積與屈服應(yīng)力都落在同一曲線上。1.1.2 非均勻強化

首先由于合金元素與位錯的強烈相互作用，使得在晶體生長過程中位錯的密度大大提高，造成與純金屬截然不同的基本結(jié)構(gòu)。這往往成為某些合金非強化的部分原因。譬如，銅中加入少量的鎳，銀中加入少量的金等。

此外，就目前所知非均勻強化的類型大致可分為濃度梯度強化，Cottrell氣團強化，Snoek氣團強化，靜電相互作用強化，化學(xué)相互作用強化和有序強化等幾種。

1.1.3 多重因素強化 多重因素強化是指合金中幾種強化機制同時起作用的情況。以Au-Ag單晶為例，計算結(jié)果表明，當(dāng)T=600K時，發(fā)現(xiàn)所得化學(xué)相互作用強化和短程有序強化對合金強化的貢獻與實驗結(jié)果符合的很好。表明Au-Ag合金單晶的強化機制為在均勻強化的基礎(chǔ)上疊加了化學(xué)相互作用強化和短程有序強化。并且看到在低濃度時，前者起主要作用，在高濃度時，后者起主要作用。類似的多重因素強化作用在Cu-Au固溶體中也存在。1.1.4 固溶合金臨界切應(yīng)力與溫度的關(guān)系

我們得到固溶合金的臨界切應(yīng)力與溫度存在著如圖所示的關(guān)系，可以看出，在A區(qū)低溫部分有著明顯的應(yīng)力下降，并且此下降梯度對間隙式固溶體更為突出；B區(qū)中溫部分出現(xiàn)一“平臺”；C區(qū)高溫部分應(yīng)力又出現(xiàn)第二次下降。

關(guān)于此三區(qū)對應(yīng)的機制，一般認為，低溫區(qū)主要是Cottrell氣團的貢獻，在中溫區(qū)主要是短程有序和Suzuki氣團的強化作用，當(dāng)溫度接近高溫區(qū)時，由于被破壞的溶質(zhì)原子的平衡分布得以立即恢復(fù)，切應(yīng)力有所降低，或者甚至變得比初始狀態(tài)更為穩(wěn)定，這時為進一步形變，切應(yīng)力應(yīng)有某些提高，從而上述平衡狀態(tài)被重新破壞，如此反復(fù)就得到跳躍式流變。1.2 彌散強化

彌散強化在實際強化金屬時是被廣為應(yīng)用的一種方法，它的特點在于不但效率高，而且熱穩(wěn)定性較好。獲得這種強化的方法有很多，譬如相分解、時效、內(nèi)氧化和粉末冶金等。

為了獲得更普遍的意義，我們將彌散強化基本上分為兩類，一為彌散相產(chǎn)生形變的，簡稱為第一類；另一類為彌散相不行變的，簡稱為第二類。一般共格的彌散相屬于前者；部分共格和非共格的彌散相屬于后者。但彌散相究竟形變與否顯然和它的大小、形狀以及試樣的形變條件等都有關(guān)。1.2.1 彌散強化的機理

彌散強化機構(gòu)的代表理論是位錯理論。在彌散強化材料中，彌散相是位錯線運動的障礙，位錯線需要較大的應(yīng)力才能克服障礙向前移動，所以彌散強化材料的強度高。位錯理論有多種模型用以討論屈服強度、硬化和蠕變。1.2.1.1屈服強度問題（1）奧羅萬機構(gòu)

按照這個機構(gòu)，位錯線不能直接超過第二相粒子，但在外力下位錯線可以環(huán)繞第二相粒子發(fā)生彎曲，最后在第二相粒子周圍留下一個位錯環(huán)而讓位錯通過。位錯線的彎曲將會增加位錯影響區(qū)的晶格畸變能，這就增加了位錯線運動的阻力，使滑移抗力增大。（2）安塞爾—勒尼爾機構(gòu)

安塞爾等人對彌散強化合金的屈服提出了另一個位錯模型。他們把由于位錯塞積引起的彌散第二相粒子斷裂作為屈服的判據(jù)。當(dāng)粒子上的切應(yīng)力等于彌散粒子的斷裂應(yīng)力時，彌散強化合金便屈服。

G?b?G? 屈服應(yīng)力?2?C式中 G?—第二相粒子的切變模量；

C—比例常數(shù)，可以通過理論計算，通常約為30； ?—彌散粒子間距；

G—基體金屬的切變模量；

b—柏矢矢量。從該方程式可以得出：

（1）屈服應(yīng)力與基體和彌散相的切變模量的平方根的積成正比，也就是說與基體和彌散相的本性有關(guān)；

（2）屈服應(yīng)力與粒子間距的平方根成反比。

（3）柏氏矢量是位錯的重要因素，屈服強度的大小直接與位錯有關(guān)。1.2.1.2 蠕變問題

金屬在恒定應(yīng)力下，除瞬時形變外還要發(fā)生緩慢而持續(xù)的形變，稱為蠕變。對于蠕變，彌散粒子的強化有兩種情況。

（1）彌散相是位錯的障礙，位錯必須通過攀移始能越過障礙

顯然，位錯掃過一定面積所需的時間比純金屬要長，因而蠕變速率降低。設(shè)粒子直徑為d，粒子間距為?，因每次攀移時間正比于d，攀移次數(shù)反比于?，因而蠕變速率與?d成正比。若第二相總量不變，粒子長大總伴隨著粒子間距的增大，d和?是按近比例增長的，因此，在過時效以前，蠕變速率不受粒子長大的影響。

（2）第二相粒子沉淀在位錯上阻礙位錯的滑移和攀移

這種具有彌散相的合金的抗蠕受能力與抗回復(fù)能力有對應(yīng)關(guān)系。普悅斯頓(O．Preston)等人研究內(nèi)氧化法彌散強化銅時，形變燒結(jié)銅合金的回復(fù)溫度幾乎接近熔點，而形變純銅的軟化在低于T熔點的溫度即已完成。麥克林(D．McLean)認為滑移可以在幾個面和幾個方向上進行。實線代表滑到紙面上的位錯，虛線代表運動出紙面的位錯，在粒子之間兩組可以相交而形成結(jié)點。點線表示在第三種平面上的位錯又可與這兩組位錯形成結(jié)點，結(jié)果彌散粒子被這些位錯亂網(wǎng)所聯(lián)結(jié)。由于亂網(wǎng)中位錯密度很高，造成強烈的應(yīng)變硬化；同時，粒子又阻礙這些位錯的滑移與攀移，因而得以保持這種硬化狀態(tài)而不產(chǎn)生回復(fù)。這一過程是提高耐熱強度的關(guān)鍵，因為一般加工硬化狀態(tài)是容易獲得的，但要保持到高溫不回復(fù)則是不容易的。1.2.2 彌散強化材料的性能

彌散相除A12O 3外，發(fā)展了以下化合物：

氧化物：A12O3、ThO2、MgO、SiO2、BeO、CdO、Cr2O3、TiO2、ZrO2以及Y2O3和瀾系稀土氧化物；

金屬間化合物：Ni3A1、Fe 3AI等；

碳化物、硼化物、硅化物、氮化物：WC、Mo2C、TiC、TaC、Cr3C2、B4C、SiC、TiB2、Ni2B、MoSi2、Mg2Si、TiN、BN等。

在應(yīng)用上取得一定效果的有TD-Ni及彌散強化無氧銅。

彌散強化材料固有的低延性，需要予以重視和研究改進，但彌散強化材料在性能上的優(yōu)越性還是主要的。

其主要性能有：（1）再結(jié)晶溫度高，組織穩(wěn)定。（2）屈服強度和抗拉強度高。（3）隨溫度提高硬度下降得少。（4）高溫蠕變性能好。（5）高的傳導(dǎo)性。（6）疲勞強度高。

第二章 屈服現(xiàn)象

人們習(xí)慣用屈服應(yīng)力來表征金屬強度的一個參量，并認為它代表范性形變所需的起始應(yīng)力。事實上，我們知道金屬從彈性形變過渡到范性形變時，中間經(jīng)過了比較復(fù)雜的過程。如圖繪出了常見拉伸曲線中的典型屈服現(xiàn)象。其中（a）稱為連續(xù)過渡，不出現(xiàn)突然屈服的現(xiàn)象；（b）和（c）是出現(xiàn)突然屈服的現(xiàn)象，而前者為非均勻屈服，后者則為均勻屈服。

以前人們所謂的屈服應(yīng)力是對連續(xù)過渡而言，一般指的是上圖（a）中的σy或其他認為的標準，對有突然屈服的現(xiàn)象而言（如上圖中的（b）和（c）中標出），σU為上屈服應(yīng)力，σL為下屈服應(yīng)力。在非均勻屈服情況下，拉伸曲線中的平直部分，我們稱之為Luders應(yīng)變或屈服平臺。

屈服問題的本身，除了由于它對金屬由彈性形變過渡到范性形變這一質(zhì)變的純理論性質(zhì)以外，在實際強度問題中，與其他現(xiàn)象的聯(lián)系也是十分密切的。大量事實證明起始范性形變甚至與試樣最后斷裂間都存在著緊密的聯(lián)系。2.1 非均勻屈服

這一現(xiàn)象最早是在ɑ-鐵多晶中發(fā)現(xiàn)的，并且Low和Gensamer證明，經(jīng)濕氫脫碳、氮的試樣，室溫拉伸時沒有屈服現(xiàn)象，滲碳和滲氮之后才有此現(xiàn)象。

目前對于非均勻強化，比較全面的解釋是Cottrell提出的理論。當(dāng)外應(yīng)力未達到σv之前，已有一些被釘扎的F-R源由于局部應(yīng)力集中的關(guān)系而被激活，從而產(chǎn)生一定數(shù)量的位錯，但由于晶界的阻礙作用而使這些位錯不能跑出晶粒以外，故都沿它們自己的滑移面塞積在晶界前。這樣，在相鄰下一晶粒內(nèi)距上述位錯塞積群的頭部逐產(chǎn)生一較大的應(yīng)力。2.2 均勻屈服

均勻屈服在ɑ-Fe單晶中是常見的，即使經(jīng)脫碳、氮，只要形變溫度夠低也能出現(xiàn)。在多晶中，經(jīng)脫碳、氮后，試樣的屈服也能由非均勻的變成均勻的。

均勻屈服的現(xiàn)象雖早已發(fā)現(xiàn)，但其物理實質(zhì)還是Gilman和Johnston在Lif的研究中闡明的，他們認為均勻屈服與位錯隨形變的快速增值與位錯滑移速度-應(yīng)力的關(guān)系這兩個因素有關(guān)。試樣中起始的可動位錯越小，m值越小，則屈服應(yīng)力下降越明顯。并且這種屈服機制不涉及需要某種外來原因造成的位錯扎釘或塞積，而僅同材料本身的位錯動力學(xué)特點有關(guān)，所以非均勻屈服又稱靜態(tài)屈服，而均勻屈服就稱動態(tài)屈服。2.3 遲屈服現(xiàn)象

所謂遲屈服現(xiàn)象，就是指快速加載超過靜態(tài)上屈服應(yīng)力時，試樣并不立即屈服而要延遲一段時間，此段時間便稱為屈服時間，此現(xiàn)象便稱為屈服現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在很多體心立方金屬中都發(fā)現(xiàn)。

盡管很多人提出了很多假設(shè)、公式和模型，但是遲屈服現(xiàn)象的微觀機制到現(xiàn)在還不是很清楚。2.4 Hall-Petch公式

???0?kd?n

式中，?——晶格摩擦力；

d——晶粒直徑；

k——常數(shù)。

根據(jù)大量實驗事實指數(shù)n以選取1/2為最合適，對于亞晶粒n取1。此Hall-Petch公式不僅適用于上、下屈服應(yīng)力，同時也適用于整個流變范圍以至斷裂。此時常數(shù)σi 和k有所不同。

Hall-Petch公式雖是一相當(dāng)可靠的經(jīng)驗公式，但是要想利用它得出屈服、流變或斷裂的微觀結(jié)論時，則需要特別謹慎。2.4.1 ?i和k與各因素的關(guān)系

晶格摩擦力σ

固溶iL應(yīng)包括與溫度有關(guān)的一項σiL(T)和與結(jié)構(gòu)(指位錯狀態(tài)、元素和沉淀相等)有關(guān)的一項σiL(st)，因為任一條直線外推到碳、氮含量為零時的值就是σiL(T)。σiL的其余部分即為σiL(st)。

iU和σiL基本上相σi與形變度的關(guān)系比較明確，除對應(yīng)上、下屈服應(yīng)力的σ同外, σi在所有實驗中都隨硬化而增加。但κ與形變度的關(guān)系的看法就比較分歧。一般說來，同樣的碳、氮總含量，不同熱處理或不同碳、氮總含量的試樣，其所得的σi是不一樣的，因為它們直接影響σi(st)。2.4.2 各種因素對屈服應(yīng)力的影響

上屈服應(yīng)力對應(yīng)力集中非常敏感，因此，要想得到真正的上屈服應(yīng)力必須最大限度的消除應(yīng)力集中。下屈服應(yīng)力對其也有影響，只不過沒有上屈服應(yīng)力那么嚴重。

一般形變溫度對α-鐵屈服應(yīng)力的影響可分為三個區(qū)域即低溫(室溫以下)，中溫(室溫到200℃)和高溫(200 ℃以上)Winlock在不同含碳量（0.06%-1.03％)的碳鋼室溫拉伸結(jié)果指出，隨形變速度的增加σU和σL都增加，并與碳含量無關(guān)，不過σU增加稍快些。

有很多工作一再證明，晶粒直徑越小，Δσ就越大。2.5 屈服機制

Cottrell對非均勻屈服機制作如下解釋：首先他強調(diào)位錯被釘扎有強弱兩種之分，并且試樣中局部的應(yīng)力集中還是比較大的，譬如存在微觀第二相以及滑移帶的尖端等。當(dāng)位錯被釘扎得很牢時，也就是所謂的強釘扎時，可能在起錨前離應(yīng)力集中更近的完整晶體處先產(chǎn)生了位錯，于是所謂的Petch斜率κ就與形變溫度無關(guān)；當(dāng)位錯被釘扎得不是很牢，也就是所謂的弱釘扎時，那么在同樣的應(yīng)力集中之下，可能被釘扎的位錯先于在完整部分產(chǎn)生位錯而起錨，這樣κ值就與形變溫度有關(guān)了。

Petch從晶格摩擦力σi進行闡述，得到上屈服應(yīng)力的公式：

?U??iU???ilog101?kd?1/2 3Nd式中，N——上屈服時單位體積中形變晶粒數(shù)；

d——晶粒直徑；

?iU——晶格摩擦力；

??i——形變速度增加10倍時?i的增量。

對于非均勻屈服而言，原則上只要能使位錯開始運動難于保持其運動就行，也就是承認非均勻屈服現(xiàn)象同金屬中存在某種對起始滑移的障礙相聯(lián)系。就均勻屈服而言，也只要可動位錯密度和位錯速度—應(yīng)力指數(shù)足夠小即可。但事實上，上述條件能否滿足卻因結(jié)構(gòu)的不同而會有所不同。

屈服過程中的晶格摩擦力有派-納力即晶格摩擦力中與溫度有關(guān)的部分，螺旋位錯上的割階即晶格摩擦力來自螺型位錯上的割階，固溶原子氣團，微觀第二相，交滑移。

第三章 疲勞現(xiàn)象

在生產(chǎn)實踐中，人們很早就發(fā)現(xiàn)，雖然加在機械部件上的應(yīng)力遠小于其斷裂強度(甚至比屈服強度還低)時，但經(jīng)多次循環(huán)后，此機械部件常常也會驟然斷裂。這種金屬在循環(huán)應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象就稱為疲勞。

疲勞按應(yīng)力狀態(tài)可分為彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞及復(fù)合疲勞。按環(huán)境和接觸情況可分為大氣疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞、接觸疲勞。按斷裂壽命和應(yīng)力高低可分為高周疲勞（低應(yīng)力疲勞，105次以上循環(huán)）、低周疲勞（高應(yīng)力疲勞，102~105次循環(huán)之間）。3.1 金屬疲勞斷裂過程

盡管疲勞失效的最終結(jié)果是部件的突然斷裂，但實際上它們是一個逐漸失效的過程，從開始出現(xiàn)裂紋到最后破壞斷裂需要經(jīng)過很長的時間。因此，疲勞斷裂的宏觀斷口一般由三個區(qū)域組成，即疲勞裂紋產(chǎn)生區(qū)（裂紋源）、裂紋擴展區(qū)和最后斷裂區(qū)。

金屬疲勞裂紋大多產(chǎn)生于零件或構(gòu)件表面的薄弱區(qū)。由于材料質(zhì)量、加工缺陷或結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)?shù)仍?，在零件或試件的局部區(qū)域造成應(yīng)力集中，這些區(qū)域偏是疲勞裂紋核心產(chǎn)生的策源地。

疲勞裂紋產(chǎn)生后在交變應(yīng)力作用下，繼續(xù)擴展長大，每一次的應(yīng)力循環(huán)都會使裂紋擴大，在疲勞裂紋擴展區(qū)留下一條條的向心弧線，叫做前沿線或疲勞線，這些弧線形成像“貝殼”一樣的花紋，所以又叫做貝殼線或海灘線。

在最后斷裂區(qū)，由于疲勞裂紋不斷擴展，零件或試樣的有效斷面積逐漸減小，因此應(yīng)力不斷增加，當(dāng)應(yīng)力超過材料的斷裂強度時，則發(fā)生斷裂，形成最后斷裂區(qū)。3.2 疲勞極限

當(dāng)應(yīng)力低于某值時，材料經(jīng)受無限次循環(huán)應(yīng)力也不發(fā)生疲勞斷裂，此應(yīng)力值即為材料的疲勞極限。

對金屬疲勞壽命的估算可以有三種方法：應(yīng)力-壽命法，即S-N法；應(yīng)變-壽命法，即??N法；斷裂力學(xué)方法。

S-N法主要要求零件有無限壽命或壽命很長，因而應(yīng)用在零件受較低應(yīng)力幅的情況下，零件的破斷周次很高，一般大于105周次，亦即所謂高周疲勞。一般的機械零件如傳動軸、汽車彈簧和齒輪都是屬于此種類型。對于這類零件是以S-N曲線獲得的疲勞極限為基準，在考慮零件的尺寸影響，表面質(zhì)量的影響等，加一安全系數(shù)，便可確定許用應(yīng)力。

實驗證明，金屬材料所受循環(huán)應(yīng)力的最大值?max越大，則疲勞斷裂前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)周次越低，反之越高。根據(jù)循環(huán)應(yīng)力?max和應(yīng)力循環(huán)周次N建立S-N曲線。

3.3 疲勞硬化三階段

Haigh最早根據(jù)疲勞過程中的發(fā)熱現(xiàn)象，將整個疲勞過程分成三個階段。一般來說當(dāng)外加應(yīng)力小于試樣的疲勞極限時，開始發(fā)熱速度很大，隨后很快降到一定值。若外加應(yīng)力大于試樣的疲勞極限時，則發(fā)熱速度隨著開始的升高而很快下降到某一定值，然后又逐漸升高，到斷裂前，其升高速度便陡增，出現(xiàn)明顯的三個階段。

第一階段實際上是指開始循環(huán)頭數(shù)千周時的起始硬化階段，也有稱為“熱脈沖”的。這種起始硬化，對于確定退火金屬在試驗的其余期間的狀態(tài)極為重要；第二階段中，硬化和發(fā)熱速度都先降到一較穩(wěn)定值，隨著應(yīng)力的增加，硬化和發(fā)熱速度又逐漸增加；第三階段硬化和發(fā)熱速度都增加很快，相當(dāng)于疲勞斷裂過程。

總的來講，疲勞過程所引起的變化，其效果與淬火或輻照的作用很相似，能產(chǎn)生較多的點缺陷、割階甚至蜷線位錯。唯一不同之處在于它們只限于局部地區(qū)，尤其在相同負載下，表面對疲勞形變的影響比單向形變的敏感。疲勞硬化一般比單向的也大，與溫度的依賴關(guān)系密切，熱穩(wěn)定性也較高。3.4 疲勞過程中組織結(jié)構(gòu)的變化

疲勞與單向拉伸形變靜態(tài)硬化曲線的特點大致相同，但其組織結(jié)構(gòu)的變化卻相差很遠。（1）滑移帶的特點

Ewing和Hamphrey最早用退火純鐵作轉(zhuǎn)動彎曲疲勞試驗，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力在屈服點以下時，經(jīng)過幾千次循環(huán)后，試樣中少數(shù)晶粒內(nèi)就出現(xiàn)細滑移線。隨著循環(huán)次數(shù)的增多就有更多的滑移線產(chǎn)生，原有滑移線的滑移量也加大。特別是那些新產(chǎn)生的滑移線，多數(shù)處在原有滑移線的附近，形成滑核帶。帶與帶間看不到滑移線，故其分布較靜拉伸時顯得更不均勻。交變應(yīng)力越大，沿移帶就越多，滑移帶的長度和深度也越大。（2）擠出和侵入

擠出和侵入現(xiàn)象已是疲勞形變中的一個普遍現(xiàn)象，不過在純金屬和穩(wěn)定合金中，其高度較低，約為1-2微米。擠出和侵入的現(xiàn)象與金屬層錯能的關(guān)系也是很特殊的，不像硬化與層錯能成正比，而是層錯能越低越容易出現(xiàn)擠出和侵入，譬如很多鋁合金和銅合金的擠出和侵入都較純鋁和純銅的明顯，這樣擠出和侵入的形成機制好像與交滑移無關(guān)。實驗證明擠出扣侵入的出現(xiàn)可能與第二滑移系統(tǒng)的參與有關(guān)。

（3）疲勞后的位錯狀態(tài)

疲勞形變后的位錯狀態(tài)與疲勞應(yīng)力的關(guān)系很大。以鋁為例，Segall等人和Snowden的工作指出，一般高應(yīng)力下的疲勞結(jié)果和單向形變的差不多，都為不同形式的位錯胞。但低應(yīng)力下疲勞時，卻出現(xiàn)平行﹤112﹥方向的長位錯環(huán)，位錯上割階密度也較大，以至出現(xiàn)蜷線位錯，類似淬火處理。加入合金元素后(譬如A1-3％Mg合金)，更有利于位錯偶束的出現(xiàn)。實驗指出應(yīng)變振幅的大小直接關(guān)系到疲勞試樣中的位錯狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變振幅夠大時，在1/4循環(huán)后就可得到位錯胞結(jié)構(gòu)。

3.5 疲勞與蠕變的交互作用 至今我們討論疲勞或蠕變都是分開來研究的，但在實際情況中，它們往往總是共存的。因此有必要研究疲勞與蠕變的交互作用，可惜有關(guān)這方面的系統(tǒng)工作還不多，目前這方面的研究多數(shù)采用單向循環(huán)應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞蠕變和用顛值應(yīng)力產(chǎn)生的一般蠕變的方法來進行，并稱前者為動態(tài)蠕變，后者為靜態(tài)蠕變。

借用Miner-Robinson指出的累積損傷法則，如累積是線性的，該法則建立在蠕變損傷分數(shù)υα和疲勞損傷分數(shù)υf之和等于1的假定上，如果累積是非線性的，則應(yīng)加入交互作用項 ：

?a?B(?a??f)1/2??f?1

式中，蠕變損傷分數(shù)：?a??i?1N?ti

tr疲勞損傷分數(shù)：?f??i?1NNi NfΔti——在最大拉伸負載下停留的時間； tr——純?nèi)渥償嗔褧r間；

Ni——為疲勞蠕變試驗斷裂的總循環(huán)次數(shù)； Nf——為純疲勞斷裂的循環(huán)次數(shù)； B——交互作用系數(shù)。

當(dāng)B＝0時表明無疲勞蠕變交互作用；

當(dāng)B＞0時為正交互作用，即斷裂壽命比線性法則預(yù)期的要低； 當(dāng)B＜0時為負交互作用，即斷裂壽命比線性法則預(yù)期的要高。

根據(jù)試驗結(jié)果，可以求出交互作用系數(shù)B，然后再把試驗數(shù)據(jù)代入上式，便可估算零件的使用壽命。3.6 影響疲勞的因素

由于至今對金屬疲勞的形變機制還不是很清楚，所以我們更應(yīng)該注意各種因素對疲勞的影響，以弄清它的實質(zhì)。此外，從應(yīng)用的角度出發(fā)，研究一些因素對疲勞的影響也是完全有必要的。

影響疲勞的因素主要有：疲勞振幅，負荷系統(tǒng)，應(yīng)力集中，溫度，頻率，試樣大小及形狀，試樣表面，介質(zhì)，組織結(jié)構(gòu)。3.7 熱疲勞

熱疲勞就其字面上來說，應(yīng)解釋成是由于溫度起伏而引起的熱應(yīng)力所產(chǎn)生的疲勞現(xiàn)象。不過就純金屬而言，熱疲勞實質(zhì)上是來自晶體各向異性所導(dǎo)致的熱應(yīng)力的作用，這一點在Boas和Honeycombe早期工作中已得到證實。如果試樣本身存在著溫度梯度(譬如表面與內(nèi)部溫度差別很大)，當(dāng)然也能產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力以至出現(xiàn)局部范性形變。如果溫度變化又足夠快，幅度又足夠大，很明顯表層膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過其斷裂強度后也會出現(xiàn)裂紋。

金屬對熱疲勞的阻力，不但與熱傳導(dǎo)、比熱等熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且還與彈性常數(shù)、屈服強度等力學(xué)性質(zhì)以及密度、幾何因素等有關(guān)。所以一般脆性材料導(dǎo)熱性差，熱應(yīng)力又不能得到足夠的范性松弛，故熱疲勞致裂的危險最大。

第四篇：金屬檢測實驗報告

《感測技術(shù)》課程設(shè)計題目：金屬探測器的制作

學(xué)號姓名：劉長軍劉倩倩劉嘉威劉校 羅林李鑫林祥祥林晗 老師：袁新娣

時間：

2013年11月

引言認識金屬探測器金屬探測器作為一種最重要的安全檢查設(shè)備，己被廣泛地應(yīng)用于社會生活和工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。比如在機場、大型運動會(如奧運會)、展覽會等都用金屬探測器來對過往人員進行安全檢測，以排查行李、包裹及人體夾帶的刀具、槍支、彈藥等傷害性違禁金屬物品;工業(yè)部門(包括手表、眼鏡、金銀首飾、電子等生產(chǎn)含有金屬產(chǎn)品的工廠)也使用金屬探測器對出入人員進行檢測，以防止貴重金屬材料的丟失;目前，就連考試也開始啟用金屬探測器來防止考生利用手機等工具進行作弊。由此可見，金屬探測器對工業(yè)生產(chǎn)及人身安全起著重要的作用。而為了能夠準確判定金屬物品藏匿的位置，就需要金屬探測器具有較高的靈敏度。目前。國外雖然已有較為完善的系列產(chǎn)品，但價格及其昂貴；國內(nèi)傳統(tǒng)的金+.屬探測器則是利用模擬電路進行檢測和控制的，其電路復(fù)雜，探測靈敏度低，且整個系統(tǒng)易受外界干擾。

一、設(shè)計目的1、進一步了解和運用渦流效應(yīng)的原理。

2、了解電容三點式振蕩電路原理。二：任務(wù)和要求

1、任務(wù)：設(shè)計一種可準確探測小范圍內(nèi)是否存在金屬物體的電子。

2、探測器性能要求：（1）工作溫度范圍：-40℃——+50℃。（2）連續(xù)工作時間：一組5號干電池可連續(xù)工作40h（小時）。（3）要求當(dāng)有金屬靠近傳感器時相應(yīng)的電路會發(fā)出警報。（4）探測距離在20mm以內(nèi)。

三、總方案設(shè)計

1、元器件的準備電路中的NPN型三極管型號為9014,三極管VT1的放大倍數(shù)不要太大，這樣可以提高電路的靈敏度。VD1-VD2為1N4148。電阻均為1/8W。金屬探測器的探頭是一個關(guān)鍵元件，它是一個帶磁心的電感線圈。磁心可選Φ10的收音機天線磁棒，截取15mm，再用絕緣板或厚紙板做兩個直徑為20mm的擋板，中間各挖一個Φ10mm的孔，然后套在磁心兩端，如圖1所示。最后Φ0.31的漆包線在磁心上繞。如果不能自制，也可以買一只6.8mH的成品電感器，但必須是那種繞在“工”字形磁心上的立式電感器，而且電感器的電阻值越小越好。

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2、電路的制作與調(diào)試圖2是金屬探測器電原理圖圖，組裝前將所用元器件的管腳引線處理干凈并鍍上錫。對照三個圖，依次將電阻器、二極管、電容器、三極管、發(fā)光二極管、微調(diào)電阻器焊到電路板上，再將電感探頭連接到電路板上。電路裝好，檢查無誤就可以通電調(diào)試。接通電源，將微調(diào)電阻器R8的阻值由大到小慢慢調(diào)整，直到發(fā)光二極管亮為止。然后用一金屬物體接近電感探頭的磁心端面，這時發(fā)光二極管會熄滅。調(diào)整微調(diào)電阻器R8可以改變金屬探測器的靈敏度，微調(diào)電阻器R8的阻值過大或過小電路均不能工作。如果調(diào)整得好，電路的探測距離可達20mm。但要注意金屬探測器的電感探頭不要離元器件太近，在裝盒時不要使用金屬外殼 S L1 6.8mH 1 3 C20.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3kR23.3k R36.8k R4100 R6680k R72M R8 5.1k C4 0.1ufC5 0.1ufC72.2uf Q1A TR_2_IS_N_A 3 1 2 Q1BTR_2_IS_N_A 6 4 5 Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 0.01uf CAP NP D1 DIODED2DIODE D3 LED5V

圖2 金屬探測器總原理圖

3、電路工作原理渦流效應(yīng)圖3渦流傳感器結(jié)構(gòu)圖根據(jù)電磁理論，我們知道，當(dāng)金屬物體被置于變化的磁場中時，金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生自行閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。渦流要產(chǎn)生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。據(jù)此，將一交流正弦信號接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會在周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬靠近線圈時，金屬產(chǎn)生的渦流磁場的去磁作用會削弱線圈磁場的變化。金屬的電導(dǎo)率?越大，交變電流的頻率越大，則渦電流強度越大，對原磁場的抑制作用越強。通過以上分析可知，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質(zhì)磁導(dǎo)率的變化，還是金屬的渦流效應(yīng)均能引起磁感應(yīng)強度B的變化。對于非鐵磁性的金屬[包括抗磁體(如:金、銀、銅、鉛、鋅等)和順磁體(如錳、鉻、欽等)μr1?，? 較大，可以認為是導(dǎo)電不導(dǎo)磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生渦流效應(yīng)，磁效應(yīng)可忽略不計；對于鐵磁性金屬（如：鐵、鈷、鎳）μr很大，?也較大，可認為是既可導(dǎo)電又導(dǎo)磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應(yīng)，同時又有渦流效應(yīng)。金屬探測器電路中的主要部分是一個處于臨界狀態(tài)的振蕩器，當(dāng)有金屬物品接近電感L（即探測器的探頭）時，線圈中產(chǎn)生的電磁場將在金屬物品中感應(yīng)出渦流，這個能量損失來源于振蕩電路本身，相當(dāng)于電路中增加了損耗電阻。如果金屬物品與線圈L較近，電路中的損耗加大，線圈值降低，使本來就處于振蕩臨界狀態(tài)的振蕩器停止工作。從而控制后邊發(fā)光二極管的亮滅。在這個電路中三極管VT1與外圍的電感器和電容器構(gòu)成了一個電容三點式振蕩器用如圖4所示。VT1的靜態(tài)工作點：取R6=6.8K（電位器）,R2=3.3K,VBQ=0.5VCC。當(dāng)圖2中三極管基極有一正信號時，由于三極管的反向作用使它 的集電極信號為負。兩個電容器兩端的信號極性通過電容器的反饋，三極管基極上的信號與原來同相，由于這是正反饋，所以電路可以產(chǎn)生振蕩，R8和R1的存在，消弱了電路中的正反饋信號，使電路處于剛剛起振的狀態(tài)下。S L1 6.8mH 1 3 C2 0.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3k0.01uf CAP NP

圖4 電容三點式振蕩電路理論計算振蕩器的頻率為：（C是C1，C2的串聯(lián)）金屬探測器的振蕩頻率約為40KHz，主要由電感L、電容器C1、C2決定。調(diào)節(jié)電位器R8減小反饋信號，使電路處在剛剛起振的狀態(tài)。電阻器R6是三極管VT1的基極偏置電阻。微弱的振蕩信號通過電容器C4、電阻器送到由三極管VT2、電阻器R3、R9及電容器C5等組成的電壓放大器進行放大。然后由二極管VD1和VD2進行半波整流，電容器C7進行濾波。整流濾波后的直流

電壓使三極管VT3導(dǎo)通，它的集電極為低電平，發(fā)光二極管VD3亮。在金屬探測器的電感探頭L接近金屬物體時，振蕩電路停振，沒有信號通過電容器C4，三極管VT3的基極得不到正電壓，所以三極管VT3截止，發(fā)光二極管熄滅。

R4 100 C72.2uf Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 D1 DIODE D3 LED5V

圖5 發(fā)光二極管檢測電路

四、原件清單

NPN9014

3個

0.01uF無極性電容

3個

0.1uF電容

2個

202uF電容

1個自制電感線圈

1個二極管1N4004

2個

發(fā)光二極管

1個 6.8K電阻

1個 6.8K變阻器

1個 3.3K電阻

2個 100歐姆電阻

1個 2M電阻

1個 5.1K變阻器

1個 9K電阻

1個

五、本次課程設(shè)計的心得體會課程設(shè)計是一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是對學(xué)生綜合素質(zhì)的一次考核，所要完成的任務(wù)對每個同學(xué)來說都是一次挑戰(zhàn)。通過這次課程設(shè)計不僅使我對所學(xué)過的知識有了一個新的認識。而且提高了我考慮問題，分析問題的全面性以及動手操作能力。使我的綜合能力有了一個很大的提高。這次課程設(shè)計金屬探測器的電路圖雖然比較簡單，但真正要實現(xiàn)預(yù)期的功能還是有一定的困難，因此最后的結(jié)果不是很理想。此次課成設(shè)計的完成是我們團隊合作的成果，一起設(shè)計電路，選擇元器件，購買元器件，直到電子文檔的完成，團隊精神是我們最大的收獲！當(dāng)然在此期間也向我們的授課老師袁老師請教了許多的問題，在此表示感謝！

第五篇：如何扭轉(zhuǎn)班風(fēng)

如何創(chuàng)建良好班風(fēng)

------班主任培訓(xùn)材料

班風(fēng)反映了學(xué)校班級的面貌。班風(fēng)不好就會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)、身心健康和學(xué)校的聲譽。目前社會上出現(xiàn)的一些不良現(xiàn)象浸染到學(xué)校，往往影響班風(fēng)。班主任應(yīng)堅持用科學(xué)的管理方法，創(chuàng)建良好班風(fēng)。

科學(xué)管理是創(chuàng)建良好班風(fēng)的最好途徑。

一、從調(diào)查研究入手，找出主要問題

解決班風(fēng)的問題要有好的辦法，班主任必須搞好調(diào)查研究。首先，要摸清學(xué)生的底子。一般學(xué)生可分為四類情況：一類積極要求進步，成績較好；二類為想進步，但缺乏自覺性，易受環(huán)境影響，學(xué)習(xí)不穩(wěn)定；三類為表現(xiàn)較好，學(xué)習(xí)上也能刻苦，但由于接受能力差，成績跟不上；四類為生活散漫，學(xué)習(xí)不認真，經(jīng)常破壞班規(guī)校紀。其次，要開展一系列的活動。如在班里開展與同學(xué)個別交心談話活動，召開座談會，上門走訪家長和征求任教師意見等，來弄清楚影響本班班風(fēng)的原因和存在的主要問題。

二、制定嚴密的班規(guī) 影響班風(fēng)的問題查明了，就要分析問題和解決問題，把影響班風(fēng)的現(xiàn)象看作入門的向?qū)?，抓住問題的實質(zhì)，采取兩手抓的辦法；一手抓嚴密的班規(guī)條例的制訂，另一手重點抓后進生的轉(zhuǎn)變工作。因為影響班風(fēng)的主要對象是后進生，只有轉(zhuǎn)變了后進生，班風(fēng)才能好轉(zhuǎn)。我們應(yīng)該相信這樣一點，即學(xué)生的缺點和錯誤，是能夠經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡掠ぷ魇顾麄兗右钥朔透恼?。要從學(xué)生的不同個性和特點出發(fā)，做過細的思想政治工作，多做正面工作，少指責(zé)，少訓(xùn)斥，推心置腹地與同學(xué)交心談心，做學(xué)生的知己朋友。方法要靈活多樣。如舉行后進生學(xué)習(xí)班，反復(fù)學(xué)習(xí)道德規(guī)范和學(xué)校有關(guān)規(guī)定，學(xué)習(xí)班規(guī)和公布制訂的班組評估條例等。同時大膽地讓后進生自己管理自己，讓其擔(dān)任班上的紀律、衛(wèi)生、治安等小組組長，以加強他們的責(zé)任感，促使他們進步。

三、注重發(fā)揮班干部與團員的積極作用 班干部是班主任值得信賴與依靠的對象，團員也是全班學(xué)生中的先進分子。班主任應(yīng)定期召開班干部會，對班干部的工作進行講評，提出勉勵與改進的措施。同時，應(yīng)發(fā)揮團員的先進模范作用，可讓班干部與團員和班上的后進生結(jié)成“一幫一”的互助對子，定期進行總結(jié)講評，幫教成績突出的進行表揚、獎勵，以期帶動全班學(xué)生的共同進步。

四、改革值日制度，激發(fā)學(xué)生對班級事務(wù)的參與積極性。

任命班干部進行值日，雖然比較放心可靠，可時間長了，也容易使他們產(chǎn)生懈怠心情，缺乏積極主動精神?？墒窍裎簳岢娜珕T輪流值日在薄弱班由于學(xué)生素質(zhì)不一事實上又不太可能。怎么辦呢？我的看法是，可以采用學(xué)生自愿報名的方式，每周選五人輪流值日，在下周班會時進行講評，選一位值日最好的同學(xué)繼續(xù)留任，不過只能留任一屆，以便讓更多的同學(xué)參與進來，另外再補選四位同學(xué)值日，以此類推。同時為了增強值日工作的嚴肅性和值日生的責(zé)任感，可以進行任前集體宣誓，誓詞如下：“我志愿參加值日工作，模范帶頭遵守學(xué)校和班級的各項規(guī)章制度，協(xié)助班主任、班長開展日常工作，克盡職守，公正無私，熱心班級事務(wù)，維護班級榮譽，為建設(shè)具有良好班風(fēng)的班級而努力奮斗?！边@樣做既可以發(fā)揮同學(xué)們的主觀能動性，讓更多的同學(xué)有自我表現(xiàn)的機會，又可以培養(yǎng)學(xué)生的能力，同時還可從中發(fā)現(xiàn)人才，條件適當(dāng)時將之增選為班干部，使班干部隊伍永葆活力和生機，這確實是一舉多得的好法子。

五、善于與后進生溝通，多予關(guān)愛和鼓勵。

每個班一般都有

一、兩個學(xué)生難以教育，薄弱班這樣的學(xué)生可能更多，情況也更復(fù) 雜。對付這些學(xué)生一般的常規(guī)教育方法則難以見效，必須用些特殊的方式方法來教育。班里如果后進生比較多，則必須抓一到兩個典型，只有轉(zhuǎn)化好“典型”學(xué)生才是“釜底抽薪”的治本之策，才能使班風(fēng)好轉(zhuǎn)，否則，其他工作做得再多再好，可能也只是“揚湯止沸”而已。對這類“典型”

學(xué)生的教育，必須注意如下幾點：

（一）談話前必須進行深入的調(diào)查

人都有優(yōu)缺點，“典型”學(xué)生同樣也有優(yōu)點，否定這類學(xué)生的優(yōu)點是錯誤的，實乃“一葉障目”之舉。哪怕他有九個缺點，只有一個優(yōu)點，也還是說明他是有優(yōu)點的，這點我們教師首先必須明確。即使一時找不到，可深入學(xué)生中去發(fā)現(xiàn)，去尋找他的優(yōu)勢所在，這樣談話前做到心有成竹。

（二）要選擇適當(dāng)?shù)臅r機

做好準備后不要馬上進行談話（緊急情況除外），還要選擇適當(dāng)?shù)臅r機，時機不好寧可再等也不要急于談話。什么是適當(dāng)?shù)臅r機呢，比如他過生日或家庭有重大喜事或剛受了老師的表揚時，俗話說“人逢喜事精神爽”，高興時“忠言逆耳”的話，平時聽不進的言語都可能聽得進，這無疑是個好時機；另外，假如他有重大的把柄或不為人知的秘密落在你手里時，也可因勢利導(dǎo)地進行教育。總之，一定要選擇適當(dāng)時機，定能收到較好效果。

(三)注重良好的環(huán)境氛圍

辦公室是一般同學(xué)犯錯誤后去得最多的地方，一講去辦公室，學(xué)生心理上就會產(chǎn)生抵觸情緒。因此，教育這類“典型”學(xué)生最好選擇在室外宜人的場地（如草地，樹蔭下，田徑場等）進行，這樣會使學(xué)生的戒備心理慢慢消除，向你敞開心扉。一旦學(xué)生的心靈之窗打開，教育工作自然就好做了。

（四）注重話題的選擇與導(dǎo)入

對這類學(xué)生的教育一般不宜開門見山，直奔主題。這樣會使他們覺得你只關(guān)心他們的學(xué)習(xí)紀律，而不關(guān)注他的內(nèi)心世界。談話可從他們最感興趣的話題入手，或從某些不為人注意的細節(jié)引發(fā)，如：“你手上的小傷口是怎么回事”，“穿這點衣服冷不冷”，或從他的生日年月，家庭生活的瑣事等很私人化的話題談起。這些能使學(xué)生感到驚訝，新奇，進而產(chǎn)生興趣，變得愿意跟你交流起來。

（五）個別特殊言行方式的運用

這類學(xué)生，往往有著與眾不同的情感交流方式，為了教育行之有效，有時你不得不去迎合他們。如運用他們的特定語言，勾勾肩，拍拍背以示親昵，甚至還得和他們稱兄道弟。這樣使他們有種親切隨和感，對你的教育便容易認同。當(dāng)然，凡事要有個度，把握分寸，不能丟掉教師的人格，損害教師形象。

如果能辨證地綜合運用上述五點，我想，思想教育工作是應(yīng)該有成效的。另外，這類學(xué)生很容易反復(fù)，平時在公共場合一定要多表揚、鼓勵，盡量不要在班里公開批評，可安排一些容易取得成效的小事給他做，如當(dāng)衛(wèi)生監(jiān)督員，每天負責(zé)擦拭講臺，保管好教室粉筆，課堂上回答些簡單的問題等，使他明白，其實得到老師的表揚并不難。要知道，每個學(xué)生都是希望受到尊重，樂于接受表揚，愿積極上進的，“典型”學(xué)生同樣如此，表揚勉勵多了，便能使之鼓舞信心，奮勇前行。

六、多舉行一些有益身心的班級活動

初中學(xué)生正是身心發(fā)育的關(guān)鍵期，精力旺盛，班級要多開展活動來宣泄他們過剩的精力，如開展各種體育比賽，游藝活動，文藝表演等，使他們覺得班級生活的豐富多彩，從而增強他們的集體協(xié)作精神，增進班級榮譽感和凝聚力。這方面的作用是不容忽視的，在此不再贅言。

綜上所述，如能綜合運用各種方法、手段，糾正學(xué)生的錯誤觀念，充分發(fā)揮各類學(xué)生的主觀能動性，做好“典型”學(xué)生的轉(zhuǎn)化工作，開展豐富多彩的活動，注重多表揚與鼓勵等等，創(chuàng)建良好班風(fēng)是完全可能實現(xiàn)的。