工程材料力學性能答案

1、111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111.7決定金屬屈服強度的因素有哪些？12內(nèi)在因素：金屬本性及晶格類型、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)元素、第二相。外在因素：溫度、應變速率和應力狀態(tài)。1.9試舉出幾種能顯著強化金屬而又不降低其塑性的方法。固溶強化、形變硬化、細晶強化1.10試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂最危

2、險？21韌性斷裂是金屬材料斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程，在裂紋擴展過程中不斷地消耗能量；而脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很大。1.13何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成，即所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗溫度、

3、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化？1.20斷裂強度與抗拉強度有何區(qū)別？抗拉強度是試樣斷裂前所承受的最大工程應力，記為σb；拉伸斷裂時的真應力稱為斷裂強度記為σf兩者之間有經(jīng)驗關(guān)系：σf=σb(1ψ)；脆性材料的抗拉強度就是斷裂強度；對于塑性材料，由于出現(xiàn)頸縮兩者并不相等。1.22裂紋擴展受哪些因素支配？答:裂紋形核前均需有塑性變形；位錯運動受阻，在一定條件下便會形成裂紋。22222222222222222222222222222222222

4、22222222222222222222222222222222222222.3試綜合比較單向拉伸、壓縮、彎曲及扭轉(zhuǎn)試驗的特點和應用范圍。答：單向拉伸試驗的特點及應用：單向拉伸的應力狀態(tài)較硬，一般用于塑性變形抗力與切斷強度較低得所謂塑性材料試驗。壓縮試驗的特點及應用：（1）單向壓縮的應力狀態(tài)軟性系數(shù)a=2，因此，壓縮試驗主要用于脆性材料，以顯示其在靜拉伸時縮不能反映的材料在韌性狀態(tài)下的力學行為。（2）壓縮與拉伸受力方向不僅相反，且兩種試

5、驗所得的載荷變形曲線、塑性及斷裂形態(tài)也存在較大的差別，特別是壓縮不能使塑性材料斷裂，故塑性材料一般不采用壓縮方法試驗。（3）多向不等壓縮試驗的應力軟性系數(shù)a＞2，故此方法適用于脆性更大的材料，它可以反映此類材料的微小塑性差異。此外接觸表面處承受多向壓縮的機件，也可以采用多向壓縮試驗，使試驗條件與試驗服役條件更接近。彎曲試驗的特點及應用：（1）彎曲加載時受拉的一側(cè)應力狀態(tài)基本上與靜拉伸時相同，且不存在如拉伸時的所謂試樣偏斜對試樣結(jié)果的影響

6、。因此彎曲試驗常用于測定那些由于太硬難于加工成拉伸試樣的脆性材料的斷裂強度，并能顯示出它們的塑性差別。（2）彎曲試驗時，截面上的應力分布也是表面上應力最大，故可靈敏的反映材料的表面缺陷，因此，常用來比較和評定材料表面處理層的質(zhì)量。（3）由彎曲圖可以看出彎曲試驗不能使這些材料斷裂，在這種情況下雖可以測定非比例彎曲應力，但實際上很少使用。扭轉(zhuǎn)試驗的特點及應用：（1）扭轉(zhuǎn)試驗中扭轉(zhuǎn)的應力狀態(tài)軟性系數(shù)α=0.8，比拉伸時的α大，易于顯示金屬的塑

7、性低溫脆性的物理本質(zhì)：宏觀上對于那些有低溫脆性現(xiàn)象的材料，它們的屈服強度會隨溫度的降低急劇增加，而斷裂強度隨溫度的降低而變化不大。當溫度降低到某一溫度時，屈服強度增大到高于斷裂強度時，在這個溫度以下材料的屈服強度比斷裂強度大，因此材料在受力時還未發(fā)生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。從微觀機制來看低溫脆性與位錯在晶體點陣中運動的阻力有關(guān)，當溫度降低時，位錯運動阻力增大，原子熱激活能力下降，因此材料屈服強度增加。影響材料低溫脆性的因素有（P63

8、，P73）：1晶體結(jié)構(gòu)：對稱性低的體心立方以及密排六方金屬、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢明顯，塑性差。2化學成分：能夠使材料硬度，強度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。3顯微組織：①晶粒大小，細化晶?？梢酝瑫r提高材料的強度和塑韌性。因為晶界是裂紋擴展的阻力，晶粒細小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯數(shù)減少，有利于降低應力集中；同時晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。②金相組織：較低強度水平時強度等

9、而組織不同的鋼，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點對鋼的脆性有重要影響，當其尺寸增大時均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。3.8簡述根據(jù)韌脆轉(zhuǎn)變溫度分析機件脆斷失效的優(yōu)缺點。缺點：脆性斷裂一般斷裂時間較短，突發(fā)性的斷裂，因此在使用時一旦超過屈服強度就會很快斷裂優(yōu)點：脆性斷裂在常溫下表現(xiàn)為脆性，因此材料的變形隨溫度降低時變化不大，這樣在交變溫度的使用環(huán)境下，

10、就不需要考慮材料的冷脆溫度33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333334.1（1）低應力脆斷：高強度、超高強度鋼的機件，中低強度鋼的大型、重型機件在屈服應力以下發(fā)生的斷裂。（4）應力場強度因子K：在裂紋尖端區(qū)域各點的應力分量除了決定于位置外，尚與強度因子K有關(guān)，對于某一確定的點，其應力分量由K確定，K越大，則應力場各點應力分

11、量也越大，這樣K就可以表示應力場的強弱程度，稱K為應力場強度因子?！癐”表示I型裂紋。P68（9）裂紋擴展K判據(jù)：裂紋在受力時只要滿足K1=KIC，就會發(fā)生脆性斷裂反之，即使存在裂紋，若K1KIC也不會斷裂。新P71：舊８３4.2說明下列斷裂韌度指標的意義及其相互關(guān)系Klc和Kc答：臨界或失穩(wěn)狀態(tài)的K記作KIC或Kc，Kic為平面應變下的斷裂韌度，表示在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。Kc為平面應力斷裂韌度，表示在平面應力條件

12、下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。它們都是型裂紋的材料裂紋韌性指標，但Kc值與試樣厚度有關(guān)。當試樣厚度增加，使裂紋尖端達到平面應變狀態(tài)時，斷裂韌度趨于一穩(wěn)定的低值，即為KIC，它與試樣厚度無關(guān)，而是真正的材料常數(shù)。P71P82GIc答：P77P89當GI增加到某一臨界值時，GI能克服裂紋失穩(wěn)擴展的阻力，則裂紋失穩(wěn)擴展斷裂。將GI的臨界值記作GIc，稱斷裂韌度，表示材料阻止裂紋失穩(wěn)擴展時單位面積所消耗的能量，其單位與GI相同，MPamJIC：