金屬力學(xué)性能習(xí)題集

1、11、屈服強度的工程意義？?作為防止因材料過量塑性變形而導(dǎo)致機件失效的設(shè)計和選材依據(jù)；?根據(jù)屈服強度與抗拉強度之比（屈強比）的大小，衡量材料進一步產(chǎn)生塑性變形的傾向，作為金屬材料冷塑性變形加工和確定機件緩解應(yīng)力集中防止脆性斷裂的參考依據(jù)。一、計算題1、有一化工合成塔，直徑為D=3200mm，工作壓力P=6MPa，選用材料為σ0.2=l200MPa，KIC=58MPam1／2，厚度t=16mm的鋼板制作過程中，經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)在縱焊縫中，存在一

2、縱向橢圓裂紋，2a=4mm，2c=6mm試校核該合成塔能否安全運行。從斷裂力學(xué)角度考慮，選用哪種材料較為合適？3、有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa，KⅠc=115MPam12，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向應(yīng)力900MPa下工作，試計算KⅠ和塑性區(qū)寬度，并判斷該件是否安全。4、有板件在脈動載荷下工作，σmax=200MPa，σmin=0，該材料的σb=670MPa，σ0.2=600MPa，KⅠc=104MP

3、am12，Paris公式中C=6.9X1012，n=3.0，使用中發(fā)現(xiàn)有0.1mm和1mm的單邊橫向穿透裂紋，請估算它們的疲勞剩余壽命。2010年考試內(nèi)容一、名詞解釋1、彈性比功：彈性比功又稱彈性比能或應(yīng)變比能，是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。A1、滯彈性：材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間延長產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象。1、循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷（震動）作用下吸收不可逆變形功的能力，稱為金屬的循環(huán)韌性，又叫金屬的內(nèi)耗。

4、2、包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應(yīng)變小于4%），而后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加，反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象。3、脆性斷裂：脆性斷裂是材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，沒有明顯征兆，往往表現(xiàn)為突然發(fā)生的快速斷裂過程，因而具有很大的危險性。斷口一般與正應(yīng)力垂直，宏觀上比較齊平光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀。A4、韌性斷裂：韌性斷裂是材料斷裂前及斷裂過程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過程。裂紋擴展較慢，

5、消耗大量塑性變形功。斷口宏觀觀察呈灰暗色、纖維狀。5、應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：材料所受的應(yīng)力狀態(tài)下，最大的切應(yīng)力分量與最大正應(yīng)力分量之比，系數(shù)越大，最大切應(yīng)力分量越大，應(yīng)力狀態(tài)越軟，材料越容易產(chǎn)生塑性變形，反之系數(shù)越小，表示應(yīng)力狀態(tài)越硬，材料越容易產(chǎn)生脆性斷裂。A2、有一火箭殼體承受很高的工作壓力，其周向最大工作拉應(yīng)力σ＝1400Mpa，采用超高強度鋼制造，焊接后往往發(fā)現(xiàn)有縱向表面半橢圓裂紋，尺寸為a＝1.0mma2c=0.3現(xiàn)有兩種材料，其

6、性能如下：A：σ0.2＝1700Mpa、KIC=78Mpam12B：σ0.2＝2800Mpa、KIC=47Mpam123擦表面逐漸被磨平，實際接觸面積增大，磨損速率逐漸減小。14、耐磨性：是材料抵抗磨損的性能，是一個系統(tǒng)性質(zhì)。通常用磨損量來表示材料的耐磨性，磨損量越小，耐磨性越高。15、沖蝕磨損：是指流體或固體以松散的小顆粒按一定的速度和角度對材料表面進行沖擊所造成的磨損。16、接觸疲勞：是機件兩接觸面作滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r，在交變接

7、觸壓應(yīng)力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊狀金屬剝落而使材料流失的現(xiàn)象，又稱表面疲勞磨損或疲勞磨損。13、等強溫度：材料晶粒與晶界強度相等時的溫度。14、蠕變：金屬在長時間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。17、松弛穩(wěn)定性：金屬材料抵抗應(yīng)力松弛的性能稱為松弛穩(wěn)定性。可以通過應(yīng)力松弛實驗測定應(yīng)力松弛曲線來評定。二、簡答題1、金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？由

8、于彈性變形是原子間距在外力作用下可逆變化的結(jié)果，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系實際上是原子間作用力與原子間距的關(guān)系，所以彈性模量與原子間作用力有關(guān)，與原子間距也有一定的關(guān)系。原子間作用力取決于金屬原子本性和晶格類型，故彈性模量也主要決定于金屬原子本性和晶格類型。合金化、熱處理（影響顯微組織）、冷塑性變形對彈性模量的影響較小，所以，金屬材料的彈性模量是一個對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)。溫度、加載速率等外在因素對其影響也不大。1、何謂斷口三要素？影響宏觀拉

9、伸斷口的形態(tài)的因素有哪些斷口三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。這三個區(qū)域的的形態(tài)、大小及相對位置因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗溫度、加載速度和受力狀態(tài)不同而變化。1、簡述應(yīng)變硬化的工程意義有？A材料的加工硬化性能，在材料的加工和使用中有明顯的實用價值：利用加工硬化和塑性變形的合理配合，可使金屬進行均勻的塑性變形，保證○1冷變形工藝順利實施；低碳鋼切削時，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，且表面加工質(zhì)量差，○2如果切削加工前進行冷變形提高強度，降低

10、塑性，使切屑易于脆斷脫落，改善切削加工性能；加工硬化可使機件具有一定的抗偶然過載能力，保證機件的○3使用安全；形變強化也是一種強化金屬的手段，尤其是對于那些不能進行熱○4處理強化的材料。2、簡述材料屈服強度的工程意義。屈服強度是工程技術(shù)上最重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一，其工程意義在于：作為○1防止因材料過量塑性變形而導(dǎo)致機件失效的設(shè)計和選材依據(jù)；根據(jù)屈服強度○2和抗拉強度之比（屈強比）的大小，衡量材料進一步產(chǎn)生塑性變形的傾向，作為金屬材料冷塑