性能學總復習

1、材料性能學總復習資料整理(Tylor) All rights reserved.材料性能學總復習資料第一章 作業(yè)11.掌握以下物理概念：強度、屈服強度、抗拉強度、塑性、彈性、延伸率、斷面收縮率、彈性模量、比例極限、彈性極限、彈性比功、包申格效應、彈性后效、彈性滯后環(huán)強度：指的是構(gòu)件抵抗破壞的能力。屈服強度：材料屈服時對應的應力值也就是材料抵抗起始塑性變形或產(chǎn)生微量塑性變形的能力，這一應力值稱為材料的屈服強度?？估瓘姸龋翰牧献畲缶鶆蛩苄宰冃蔚目沽ΑＫ苄裕菏侵冈谕饬ψ饔孟?，材料能穩(wěn)定地發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力。彈性：材料受載后產(chǎn)生一定的變形，而卸載后這部分變形消逝，材料恢復到原來的狀態(tài)的

2、性質(zhì)稱為材料的彈性。延伸率：材料拉伸后的截面面積變化量與原始截面面積的比值。斷面收縮率：材料拉斷后，縮頸處橫截面積的最大減縮量與原始截面面積的百分比。彈性模量：彈性模數(shù)是產(chǎn)生100%彈性變形所需的應力。比例極限：是保證材料的彈性變形按正比關系變化的最大應力。彈性極限：是材料由彈性變形過渡到彈-塑性變形時的應力。彈性比功：又稱為彈性必能，是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。包申格效應：是指金屬材料經(jīng)預先加載產(chǎn)生少量塑性變形，而后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應力增加，反向加載，規(guī)定殘余伸長應力降低的現(xiàn)象。彈性后效：又稱滯彈性，是指材料在快速加載或卸載后，隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應變的性能。彈性

3、滯后環(huán)：在非理想彈性的情況下，由于應力和應變不同步，是加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線，這個封閉回線稱為彈性滯后環(huán)。2、衡量彈性的高低用什么指標，為什么提高材料的彈性極限能夠改善彈性？衡量彈性的高低通常用彈性比功來衡量，所以提高彈性極限可以提高彈性比功。3、材料的彈性模數(shù)主要取決哪些因素？凡是影響鍵合強度的因素均能影響材料的彈性模數(shù)。主要有：鍵合方式、晶體結(jié)構(gòu)、化學成分、微觀組織、溫度及加載方式和速度。4、一直徑2.5mm，長度為200.0mm的桿，在2000N的載荷作用下，直徑縮至2.2mm，試求(1)桿的最終長度；(2)在該載荷作用下的真實應力和真實應變；(3)在該載荷作用下的工程應力

4、和工程應變。解：（1）根據(jù)體積不變原理可得： 解得： （2） (3) 5、試區(qū)別剛度與彈性兩個概念，一個彈簧由于剛度不足或彈性較差產(chǎn)生的失效現(xiàn)象有何不同？如何克服？答：剛度表征的是材料對彈性變形的抗力，其值越大，則在相同應力下產(chǎn)生的彈性變形就越小。而彈性則是材料受載后產(chǎn)生一定的變形，而卸載后這部分變形消逝，材料恢復到原來的狀態(tài)的性質(zhì)。一個彈簧剛度不足說明其抵抗變形能力不足，那么很容易就失去彈性，彈性較差說明其伸長率不足，很容易斷裂。提高彈簧剛度可以減少工作圈數(shù)，提高彈簧彈性可以將兩個彈簧并聯(lián)。 第一章作業(yè)21.與單晶體相比，多晶體變形有哪些特點？金屬材料常見的塑性變形有晶體的滑移和孿生兩種。單

5、晶體產(chǎn)生塑性變形只與其內(nèi)部位錯的滑移和孿生有關，而多晶體變形，由于各晶粒的位向不同和晶界的存在，使其塑性變形更為復雜，主要有如下特點：（1）各晶粒變形的不同時性和不均勻性（2）各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性2.金屬材料的應變硬化有何實際意義？材料在應力作用下進入塑性變形階段后，隨著變形量的增大，形變應力不斷提高的現(xiàn)象稱為應變硬化或形變強化。其實際意義有：（1）利用應變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，獲得合格的冷變形加工制品。（2）降低塑性，改善機械加工性能（3）可使機件具有一定的抗偶然過載能力，保證機件的安全（4）強化金屬的手段3.一個典型拉伸試樣的標距為50mm，直徑為13mm

6、，實驗后將試樣對接起來以重現(xiàn)斷裂時的外形，試問：  (1)若對接后的標距為81mm，伸長率是多少？  (2)若縮頸處最小直徑為6.9mm則斷面收縮率是多少？解：（1）(2)4.有一材料E=2×1011N/m2，=8N/m。試計算在7×107N/m2的拉應力作用下，該材料中能擴展的裂紋之最小長度是多少？解：根據(jù)格里菲斯公式 所以裂紋最小長度為 5.推導頸縮條件、頸縮時的工程應力解： 對上式全微分，得： 根據(jù)真應變的定義可得到： 代入 中可得縮頸條件 根據(jù)真應變的定義，所以，產(chǎn)生縮頸的工程應力為第二章作業(yè)1.簡述硬度測試的類型、原理和優(yōu)缺點？至少回答三種硬度

7、試驗分為壓入法和刻劃法兩大類。在壓入法中，根據(jù)加載速率的不同分為動載壓入法和靜載壓入法。動載壓入法中有超聲波硬度、肖氏硬度和錘擊式布氏硬度。靜載壓入法中包括布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度?？袒ò嫌捕软樞蚍ê痛斓斗?。下面簡述布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的原理和優(yōu)缺點：（1）布氏硬度：用一定大小的載荷F(kgf),把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除載荷，測量試樣表面的殘留壓痕直徑d，求壓痕的表面積S。將單位壓痕面積承受的平均壓力F/S定義為布氏硬度（HB）。優(yōu)點：壓痕面積較大，其硬度值能反映材料在較大區(qū)域內(nèi)各組成相的平均性能；試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復

8、性高。缺點：因壓痕直徑較大，一般不宜在成品上直接進行檢驗；對硬度不同的材料需要更換壓頭直徑和載荷，同時壓痕直徑的測量也比較麻煩。（2）洛氏硬度：測量壓痕深度值的大小來表示硬度值。優(yōu)點：操作簡便迅速；壓痕小，可對工件直接進行檢驗；采用不同的標尺，可測定各種軟硬不同和薄厚不一樣的硬度。缺點：壓痕較小，代表性差；材料中的偏析及組織不均勻等情況，使所測硬度值的重復性差、分散度大；用不同標尺測得的硬度值既不能直接進行比較，也不能彼此交換。（3）維氏硬度：其原理與布氏硬度的基本相似，不同的是維氏硬度試驗所用的壓頭是兩相對面夾角為136度的金剛石四棱錐體。優(yōu)點：數(shù)據(jù)精確可靠；可任意選擇載荷；所測試件厚度薄。

9、缺點：測定方法較麻煩，工作效率低，壓痕面積小，代表性差，不適宜成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗。2.說明布氏硬度與維氏硬度測出的硬度值相差不大的原因。維氏硬度的實驗原理與布氏硬度基本相似，也是根據(jù)壓痕單位面積所承受的載荷來計算硬度值。維氏硬度HV=F/S，布氏硬度HB=F/S。所以兩種實驗方法測出來的硬度值相差不大。3. 簡述扭轉(zhuǎn)實驗、彎曲實驗的特點？滲碳淬火鋼、陶瓷玻璃試樣研究其力學性能常用的方法是什么？扭轉(zhuǎn)實驗的特點：（1）扭轉(zhuǎn)的應力狀態(tài)軟性系數(shù)較拉伸的應力狀態(tài)軟性系數(shù)高，故可以用來測定那些在拉伸時呈現(xiàn)脆性的材料的強度和塑性。（2）扭轉(zhuǎn)試驗時試樣截面的應力分布為表面最大，愈往心部愈小。（3）圓

10、柱形試樣在扭轉(zhuǎn)試驗時，試樣不發(fā)生緊縮，塑性變形也是始終均勻，其截面及標距長度也是基本上保持原尺寸不變，故可以精確測定那些拉伸時出現(xiàn)緊縮的高塑性材料的形變能力和形變抗力。（4）扭轉(zhuǎn)試驗時正應力與切應力大致相等。彎曲試驗的特點：（1）彎曲加載時受拉的一側(cè)應力狀態(tài)集基本上與靜拉伸時相同，且不存在如拉伸 的所謂試樣偏斜對實驗結(jié)果的影響。（2）彎曲試驗時，截面的應力分布也是表面上應力最大。（3）塑性材料的F-fmax曲線的最后部分可以任意延長，表明彎曲試驗不能使這些材料斷裂。滲碳淬火鋼常用彎曲試驗來研究其力學性能。陶瓷玻璃常用扭轉(zhuǎn)試驗來研究其力學性能。 4.有下述材料需要測量硬度，試說明選用何

11、種硬度實驗方法？為什么？a. 滲碳層的硬度分布，b. 淬火鋼，c. 灰口鑄鐵，d. 硬質(zhì)合金，e. 儀表小黃銅齒輪，f. 高速工具鋼，g. 雙相鋼中的鐵素體和馬氏體，h. Ni基高溫合金，i. Al合金中的析出強化相，j. 5噸重的大型鑄件，k. 野外礦物。a、e、g、i使用維氏硬度。因為維氏硬度主要用來測定各種組成相的硬度以及研究金屬化學成分、組織狀態(tài)與性能的關系。d、f、h可使用洛氏硬度。因為洛氏硬度可對工件直接進行檢驗，操作迅速，它不適宜用來測定極薄工件或經(jīng)各種表面各處理后工件的表面層硬度，但適合測量金屬的硬度。b、c可使用布氏硬度。因為布氏硬度壓痕面積大，最適合測定灰鑄鐵、軸承合金等材

12、料的硬度。j使用肖氏硬度。因為肖氏硬度為手提式，使用方便，便于攜帶，適于測量現(xiàn)場大型工件的硬度。k使用莫氏硬度莫氏硬度就是陶瓷及礦物材料常用的劃痕硬度。第三章作業(yè)1.沖擊載荷下金屬變形和斷裂的特點。與靜載荷下相同，彈性變形、塑性變形、斷裂；吸收的沖擊能測不準；材料的彈性行為及彈性模量對應變率無影響；在靜載下，塑性變形較均勻地分布于各個晶粒中，而在沖擊載荷下，塑性變形主要集中在某些局部區(qū)域，這表明沖擊載荷下的塑性變形是極不均勻的，導致屈服強度和抗拉強度提高，且屈服強度提高的較多，屈服強度提高得較少。2.試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素。低溫脆性的物理本質(zhì)：當試驗溫度低于某一溫度tk時，材料由

13、韌性狀態(tài)變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。影響因素：晶體結(jié)構(gòu)、化學成分、顯微組織、溫度、加載速率、試樣形狀和尺寸3.試從宏觀上和微觀上解釋為什么有些材料有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而另外一些材料則沒有？宏觀上：強度隨溫度變化的關系曲線不同，bcc或者hcp結(jié)構(gòu)的金屬或合金的屈服強度對溫度變化十分敏感，溫度降低，屈服強度急劇升高，故兩線交于一點，該交點對應的溫度即為tk.而fcc結(jié)構(gòu)的屈服強度隨溫度的下降變化不大，近似一水平線，即使在很低的溫度下都未與抗拉強度線相交，所以這種材料的脆性斷裂現(xiàn)象不明顯。微觀上:位錯運動阻力和bc

14、c的遲屈服現(xiàn)象。4.解釋鋼材在靜載和沖擊載荷作用下出現(xiàn)藍脆溫度范圍不同的原因藍脆是形變時效加速進行的結(jié)果，當溫度升至某一適當溫度時，碳、氮原子擴散速率加快，易于在位錯附近偏聚形成柯氏氣團。若這一過程的形成速率高于塑性變形速率，則在塑性變形過程中產(chǎn)生時效，使材料強度提高，塑性下降；反之，則材料的塑性提高。在沖擊載荷作用下，形變速率較高，碳、氮由于需要在較高溫度下才能獲得足夠的擴散激活能，以形成柯氏氣團，故藍脆溫度升高。第四章作業(yè)1、名詞解釋應力場強度因子:KI反映了裂紋尖端區(qū)域應力場的強度，故稱之為應力強度因子，其綜合反映了外加應力和裂紋位置、長度對裂紋尖端應力場強度的影響。斷裂韌度：斷裂韌度K

15、C，是在彈塑性條件下，當應力場強度因子增大到某一臨界值，裂紋便失穩(wěn)擴展而導致材斷裂韌度料斷裂，這個臨界或失穩(wěn)擴展的應力場強度因子即斷裂韌度。低應力脆斷：機件在工作應力并不高，甚至遠低于屈服極限的情況下，發(fā)生脆性斷裂現(xiàn)象。 2、有一構(gòu)件，實際使用應力為1.3GPa，現(xiàn)有兩種剛待選，甲鋼，ys=1.95GPa，KIC=45MPa*m1/2；乙鋼，ys=1.56GPa，KIC=75MPa* m1/2試計算兩種鋼材的斷裂應力，并指何種鋼材更安全可靠（設Y=1.5，最大裂紋尺寸為1mm）。解：由 可得：由已知條件可得： 因為，所以用乙鋼材更為安全可靠。3、有一大型板件，材料的0.2=1200M

16、Pa，KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應力900MPa下工作，試計算KI及塑性區(qū)寬度R0，并判斷該件是否安全？解：因為需要修正，運用修正后的無限大板穿透裂紋的公式可得：由于，所以該構(gòu)件不安全。4、有一軸件平行軸向工作應力150MPa，使用中發(fā)現(xiàn)橫向疲勞脆性正斷，斷口分析表明有25mm深度的表面半橢圓疲勞區(qū)，根據(jù)裂紋a/c可以確定=1，測試材料的0.2=720MPa ，試估算材料的斷裂韌度KIC為多少？解：由于，所以不需要進行塑性區(qū)修正1、揭示下列疲勞性能指標的意義。疲勞強度-1，-p，-1，-1N    

17、              疲勞缺口敏感度qf 過載損傷界                                   疲

18、勞門檻值Kth（1）疲勞強度指的是在指定疲勞壽命下，材料能承受的上限循環(huán)應力-1指的是對稱彎曲疲勞強度 -1指的是對稱扭轉(zhuǎn)疲勞強度-p指的是對稱拉壓疲勞強度 -1N為缺口試樣疲勞強度之比（2）疲勞缺口敏感度指的是材料在變動應力作用下的缺口敏感性（3）過載損傷界是把在每個過載應力下運行能引起損傷的最少循環(huán)周次連接起來的一條界線。（4）疲勞門檻值是指疲勞裂紋不擴展的臨界值2、列舉提高零件的疲勞壽命的方法。（1）次載鍛煉：即在低于疲勞強度的應力先運轉(zhuǎn)一定周次(2) 間歇效應：即在循環(huán)過程中，間歇空載一段時間或間隙時適當加溫（3）提高載荷的頻率（4）降低溫度（5）提高機件表面的塑變抗力，降低表面的有效

19、拉應力，常見的方法有表面噴丸和滾壓、表面淬火及表面化學熱處理3、說明疲勞裂紋擴展曲線的三個區(qū)域的特點和影響因素。區(qū)是疲勞裂紋的初始擴展階段，值很小，從Kth開始，隨著的增加，快速增高，但因該階段值變化范圍很小，所以增加值有限，占裂紋擴展壽命的比例較小。區(qū)是疲勞裂紋擴展階段的主要階段，占據(jù)擴展區(qū)的絕大部分，是決定壽命的主要組成部分。區(qū)是疲勞裂紋擴展的最后階段，該區(qū)的值很高，并隨增加急劇增大，很快導致材料失穩(wěn)斷裂，該區(qū)站裂紋擴展壽命的比例不長。影響因素有：材料的成分、組織、載荷條件及環(huán)境因素等。4、某壓力容器受到升壓降壓交變應力120MPa作用，計算得知該容器允許的臨界裂紋長度2ac125mm，檢

20、查發(fā)現(xiàn)該容器有一長度2a42mm的周向穿透裂紋，假設疲勞裂紋擴展符合Paris公式，假設疲勞擴展系數(shù)C2×1010，n3，試計算該容器的疲勞壽命和循環(huán)10萬次后的疲勞裂紋長度是多少？解：由Paris公式可得 把代入公式中可解得所以裂紋長度為0.25mm第六章作業(yè)1、掌握下列概念磨損、粘著磨損、耐磨性、接觸疲勞磨損：在摩擦作用下物體相對運動時，表面逐漸分離出磨屑從而不斷損傷的現(xiàn)象。粘著磨損：又稱咬合磨損，是因兩種材料表面某些接觸點局部壓應力超過該處材料屈服強度發(fā)生粘合并拽開而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損。耐磨性：指的是材料抵抗磨損的性能，耐磨性越好，說明其抵抗磨損的能力越強。接觸疲勞：兩接觸

21、材料作滾動或滾動加滑動摩擦時，交變接觸壓應力長期作用使材料表面疲勞損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊狀材料剝落，而使得材料磨損的現(xiàn)象。2、粘著磨損是如何產(chǎn)生的？如何提高材料或零件的抗粘著磨損的能力？機件表面由于加工的影響，實際材料表面接觸僅發(fā)生在少數(shù)的微凸體頂尖上，產(chǎn)生很高的應力，以致因超過材料屈服強度而發(fā)生塑性變形。粘著磨損過程就是黏著點不斷形成又不斷破壞并脫落的過程。產(chǎn)生粘著磨損的條件：（1）摩擦副相對滑動速度??；（2）接觸面氧化膜脆弱，潤滑條件差；（3）接觸應力大。提高材料的粘著磨損能力的方法有：合理選擇摩擦副材料、避免或阻止兩摩擦副間直接接觸、采用表面滲流硫、滲磷等表面處理工藝，是磨屑多沿接

22、觸面剝落。3、簡述常見的磨損類型和特點？如何提高材料的耐磨粒磨損抗力？常見的磨損類型有：粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞粘著磨損的特征：機件表面有大小不等的結(jié)疤磨料磨損：摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽接觸疲勞的特征：接觸面出現(xiàn)許多痘狀、貝殼狀或不規(guī)則形狀的凹坑提高材料的耐磨粒磨損抗力的方法：（1）合理選材：材料成分、組織、性能內(nèi)因 （2）表面處理：提高表面硬度，對工件防塵、潤滑油過濾4、接觸疲勞破壞有幾種形式？如何產(chǎn)生的？如何提高零件的接觸疲勞抗力？接觸疲勞破壞有麻點剝落、淺層剝落、深層剝落麻點剝落：由滾動與滑動產(chǎn)生的最大切應力將由0.786b處向表層移動淺層剝落：當機件僅滾動或相

23、對滑動較小,即摩擦力較小時,最大綜合切應力在0.786b處,此處（0.5b0.7b）塑性變形最大。在變形層內(nèi)產(chǎn)生位錯塞積和空位，逐步形成裂紋深層剝落：當材料表面經(jīng)表面處理硬化，裂紋常出現(xiàn)在硬化層的過渡區(qū)，深度大于0.786b。該處切應力雖不大，但能高于材料強度而產(chǎn)生裂紋。 提高零件的接觸疲勞抗力：內(nèi)部：消除非金屬夾雜物、選擇合理的成分以及熱處理組織形態(tài)、合理的表層硬度、深度和匹配的心部硬度、兩摩擦副硬度匹配、合理選擇表面硬化工藝外部：降低表面粗糙度、提高接觸機件的接觸精度、潤滑材料性能學綜合練習一、填空題1. 材料在恒變形的條件下，隨著時間的延長，彈性應力逐漸   降低&#

24、160;         的現(xiàn)象稱為應力松弛，材料抵抗應力松弛的能力稱為  松弛穩(wěn)定性            。2. 按照兩接觸面運動方式的不同，可以將摩擦分為           滑動摩擦         &

25、#160;     和          靜摩擦                          。3. 材料的韌性溫度儲備通常用       &#

26、160;符號表示，取值在   2060         溫度范圍，對于相同的材料而言，韌性溫度儲備越大，材料的工作溫度就越               高         （高、低），材料就越      

27、60;       安全        （安全，不安全）。對于承受沖擊載荷作用的重要機件，韌性溫度儲備取         上限       （上限，下限）。4. 材料的缺口越深、越尖銳，材料的缺口敏感性就    越大      &

28、#160;       （大、?。牧系娜笨诿舾卸染?#160;     越小                   （大、?。?，材料的對缺口就越             敏感 

29、   （敏感、不敏感）。5. 拉伸缺口三要素是指       纖維區(qū)                 、    放射區(qū)                 

30、0;、      剪切唇                     三個區(qū)域，低碳鋼的宏觀斷口通常被稱為        杯錐狀              

31、;狀斷口。6. 按照應力高低和斷裂壽命對疲勞分類，則N>105，稱為    高      周疲勞，又稱為                    低應力               疲勞

32、；N 為102105，稱為         低             周疲勞，又稱為         高應力          疲勞。7. 從對材料的形變及斷裂的分析可知，在晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下，控制強度的主要參數(shù)有三個：

33、60;   彈性模量                  ，      裂紋尺寸               和    表面能    

34、0;            。8. 在低碳鋼的單向靜拉伸試驗中，整個拉伸過程中的變形可分為        彈性變形                  、       &#

35、160;       屈服變形                   、      均勻塑性變形                  

36、以及       不均勻集中塑性變形                4個階段。9. 疲勞斷口最顯著的宏觀特征是_貝紋線_，微觀特征是_疲勞條帶_。10. 粘著磨損的形貌特征是    機件表面有大小不等的結(jié)疤         ，磨粒磨損的形貌特征是  

37、     摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽        。二、名詞解釋1. 包申格效應：金屬材料經(jīng)預先加載產(chǎn)生少量塑性變形，然后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應力增加，反向加載，規(guī)定殘余伸長應力降低的現(xiàn)象。2. 解理斷裂：在正應力作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。3. 應力狀態(tài)軟性系數(shù)：最大切應力和最大正應力的比值稱為應力狀態(tài)軟性系數(shù)。4. 低溫脆性：當試驗溫度低于某一溫度tk時，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機

38、理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。5. 藍脆：碳鋼和某些合金鋼在沖擊載荷或靜載荷作用下，在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)脆性，因為在該溫度范圍內(nèi)加熱鋼時，表面氧化色為藍色，故稱為藍脆。6. 韌性溫度儲備：指的是材料使用溫度與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，差值越大，說明越安全。7. 駐留滑移帶：在循環(huán)載荷的作用下，即使循環(huán)應力未超過材料屈服強度，也會在試件表面形成集中于某些局部區(qū)域的永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。8. 過載持久值：材料在高于疲勞強度的一定應力下工作，發(fā)生疲勞斷裂的應力循環(huán)周次稱為材料的過載持久值。9. 接觸疲勞：指的是兩接觸材料作滾動或滾動加滑動摩擦時，交變

39、接觸壓應力長期作用使材料表面疲勞損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊狀材料剝落，使得材料磨損的現(xiàn)象。10. 等強溫度(TE)：將晶界和晶內(nèi)強度相等的溫度稱為等強溫度。三、簡答題1. 為什么絕大多數(shù)無機材料在受到外力時沒有或只有很小的塑性形變，呈脆性，但高溫時易發(fā)生蠕變？答：因為無機材料的組成主要是晶體材料，其晶體多為離子鍵或共價鍵，具有明顯的方向性，同號離子相遇，斥力極大，只有個別滑移系能滿足位錯運動的幾何條件和靜電作用條件，所以一般沒有或只有很小的塑性變形。在高溫條件下，借助于外力和熱激活的作用，形變的一些障礙得以克服，材料內(nèi)部質(zhì)點發(fā)生了不可逆的微觀位移，于是有了蠕變。2. 簡述格里菲斯微裂紋理論及

40、其裂紋擴展的條件。答：格里菲斯微裂紋理論：實際材料中已經(jīng)存在裂紋，當平均應力還很低的時候，裂紋尖端的應力集中已達到很高值，從而使裂紋快速擴展并導致脆性斷裂。裂紋擴展的條件：物體內(nèi)儲存的彈性應變能的降低大于或等于由于開裂形成兩個新表面所需的表面能。3. 試述低應力脆斷的原因及防止方法。答：低應力脆斷是由于宏觀裂紋產(chǎn)生的存在引起的，裂紋的存在破壞了材料和構(gòu)件的連續(xù)性和均勻性，使得傳統(tǒng)的設計方法無法定量計算裂紋體的應力和應變，它在很大程度上取決于裂紋萌生抗力和擴展抗力。防止方法：提高材料的斷裂韌度，主要可以從以下幾個方面來提高：（1） 對于金屬材料來說，細化晶粒；對于陶瓷材料，提高材料強度的組元，都

41、將提高斷裂韌度（2） 特殊改性處理，比如亞溫淬火、超高溫淬火、形變熱處理等（3） 提高溫度和降低應變速率4. 提高零件的疲勞壽命主要有哪些方法？答：（1）次載鍛煉：即在低于疲勞強度的應力先運轉(zhuǎn)一定周次(2) 間歇效應：即在循環(huán)過程中，間歇空載一段時間或間隙時適當加溫（3）提高載荷的頻率（4）降低溫度（5）提高機件表面的塑變抗力，降低表面的有效拉應力，常見的方法有表面噴丸和滾壓、表面淬火及表面化學熱處理5. 金屬材料在高溫下的變形與斷裂機制和常溫比較有什么不同？答：金屬材料隨著溫度的升高，強度極限逐漸降低，斷裂方式由穿晶斷裂逐漸向沿晶斷裂過渡，常溫下可以用來強化鋼鐵材料的手段，隨著溫度的升高強化

42、效果逐漸消失；在常溫下，時間對材料的力學性能基本沒有什么影響，而在高溫下，力學性能就表現(xiàn)出了時間效應，比如金屬材料的強度極限隨承載時間的延長而降低。四、計算題1.有一材料，模量E200GPa, 單位面積的表面能S8 J/m2, 試計算在70MPa的拉應力作用下，該裂紋的臨界裂紋長度？若該材料裂紋尖端的變形塑性功P400 J/m2，該裂紋的臨界裂紋長度又為多少？（利用格里菲斯公式和奧羅萬修正公式計算）解：所以該裂紋的臨界裂紋長度為由，可得所以該臨界裂紋長度為2.某一壓力容器的層板上有一長度為2a=42mm的橫向穿透裂紋（Y=1/2 ），容器每次升壓和降壓交變應力幅 =100MPa，通過計算知道該

43、容器允許的臨界裂紋長度2ac =225mm。設該容器鋼材的疲勞裂紋擴展速率符合Paris公式，且參數(shù)c=2×10-10 ，n=3，試估算該容器的疲勞壽命。解：根據(jù)Paris公式可得： 次所以該容器的疲勞壽命為7054次熱學部分1、請采用杜隆珀替定律和柯普定律估算莫來石瓷和鈉長石的摩爾熱容值。2、試解釋為什么玻璃的熱導率常常低于晶態(tài)固體幾個數(shù)量級。一、莫來石瓷的化學式為3Al2O3·2SiO2，所以其CV,m=8×25+13×16.7=417.1J/(k·mol)鈉長石的化學式為Na2O·Al2O3·6SiO2 ，所以其CV,m=10×25+16×16.7=517.2J/(k·mol)二、玻璃是非晶態(tài)物質(zhì)，也