工程材料力學(xué)性能

1、工程材料力學(xué)性能考試復(fù)習(xí)題名詞解釋1， 循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷下吸收不可逆變形功的能力應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)材料最大切應(yīng)力與最大正應(yīng)力的比值，記為。：2， 缺口效應(yīng)：缺口材料在靜載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生的變化。3， 缺口敏感度：金屬材料的缺口敏感性指標(biāo)，用缺口試樣的抗拉強(qiáng)度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值表示。4， 沖擊吸收功：沖擊彎曲試驗(yàn)中試樣變形和斷裂所消耗的功5， 過載損傷界：抗疲勞過載損傷的能力用過載損傷界表示。6， 應(yīng)力腐蝕：材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的破壞7， 氫蝕： 由于氫與金屬中的第二相作用生成高壓氣體，使基體金屬晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)8， 金屬脆化

2、。氫蝕斷裂的宏觀斷口形貌呈氧化色，顆粒狀。微觀斷口上晶界明顯加寬，呈沿晶斷裂。9， 磨損：機(jī)件表面相互接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。10， 耐磨性：機(jī)件表面相互接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。論述1， 影響屈服強(qiáng)度的因素： 內(nèi)因：a金屬本性及晶格類型b晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)c溶質(zhì)元素d第二相 外因：a溫度b應(yīng)變速率c應(yīng)力狀態(tài)2， 影響韌脆轉(zhuǎn)變的因素： 冶金因素：a晶體結(jié)構(gòu)，體心立方金屬及其合金存在低溫脆性。b化學(xué)成分,1）間隙溶質(zhì)元素韌脆轉(zhuǎn)變溫度2置換型溶質(zhì)元素一般也能提

3、高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，但Ni和一定量Mn例外。 3雜質(zhì)元素S、P、As、Sn、Sb等使鋼的韌性下降c晶粒大小，細(xì)化晶粒提高韌性的原因有：晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力；晶界前塞積的位錯(cuò)數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；晶界總面積增加，使晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。d纖維組織1） 對低強(qiáng)度鋼：按tk由高到低的順序：珠光體上貝氏體鐵素體下貝氏體回火馬氏體2） 對中碳合金鋼且強(qiáng)度相同，tk：下貝氏體回火馬氏體；貝氏體馬氏體混合組織回火馬氏體3） 低碳合金鋼的韌性：貝氏體馬氏體混合組織單一馬氏體或單一貝氏體4） 馬氏體鋼的韌性：奧氏體的存在將顯著改善韌性鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對鋼的韌性有重要影響，影響

4、的程度與第二相質(zhì)點(diǎn)的大小、形狀、分布、第二相的性質(zhì)及其與基體的結(jié)合力等性質(zhì)有關(guān)。3，影響韌度斷裂的因素：內(nèi)因：a化學(xué)成分：細(xì)化晶粒的元素強(qiáng)度、塑性KIC；強(qiáng)烈固溶強(qiáng)化的元素塑性KIC；形成金屬間化合物并呈第二相析出的元素塑性KIC；b基體相結(jié)構(gòu)和晶粒大小的影響：基體相結(jié)構(gòu)易于產(chǎn)生塑性變形KIC，如對鋼鐵材料：面心立方的KIC高于體心立方的KIC。晶粒大小對KIC的影響與對常規(guī)力學(xué)性能的影響不同，一般，晶粒細(xì)化KIC，但某些情況下，粗晶粒的KIC反而較高。c夾雜和第二相的影響非金屬夾雜物KIC；脆性第二相的體積分?jǐn)?shù)KIC；韌性第二相形態(tài)和數(shù)量適當(dāng)時(shí)KIC；鋼中微量雜質(zhì)元素(Sb、Sn、As等)

5、KICd顯微組織的影響板條馬氏體針狀馬氏體。回火索氏體回火托氏體回火馬氏體下貝氏體上貝氏體馬氏體組織中存在一定的殘余奧氏體KIC外因：a溫度：一般大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼的斷裂韌度隨溫度降低而下降，但隨材料強(qiáng)度增加，KIC隨溫度變化的趨勢趨于緩和。b應(yīng)變速率：應(yīng)變速率KIC，但當(dāng)應(yīng)變速率很大時(shí)，形變熱量來不及傳導(dǎo)，造成絕熱狀態(tài)，導(dǎo)致局部溫度升高，KIC又回升。知識(shí)點(diǎn)1，退火低碳鋼在拉伸應(yīng)力作用下的變形過程可分為 彈性變形、不均勻屈服塑性變形、均勻塑性變形、不均勻集中塑性變形和斷裂5各階段。2，彈性模量（剛度）主要決定雨金屬原子本性和晶格類型。合金化、熱處理、冷塑性變形對彈性模量的影響較小。3，彈性比功又稱

6、彈性比能、彈性必能，表示金屬材料吸收彈性變形功的能力。它決定于彈性模量和彈性極限。4，滯彈性：在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象。5，包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，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。消除方法，預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形，或在第二次反向受力前先使金屬材料于回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火。6，金屬材料常見的塑性變形方式主要為滑移和孿生。7，屈服現(xiàn)象：材料從彈性變形階段向塑性變形階段過渡過程中，外力不增加試樣仍然繼續(xù)伸長；或外力增加到一定數(shù)值時(shí)突然下降，隨后，在外力不增加或上下波動(dòng)情況下，試樣繼續(xù)伸長變形

7、。 屈服點(diǎn)：外力不增加仍能唏噓伸長時(shí)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)s。力首次下降前的最大應(yīng)力成為上屈服點(diǎn)su。當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中的最小應(yīng)力稱下屈服點(diǎn)sl。8，應(yīng)變硬化：金屬材料阻止繼續(xù)塑性變形的能力意義：可使金屬零件具有抵抗偶然過載的能力， 保證安全工程上強(qiáng)化材料的重要手段。 應(yīng)變硬化性能可以保證某些冷成形工藝，如冷拔線材和深沖成形等順利進(jìn)行。9，斷后伸長率：試樣拉伸后標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量雨原始很截面積的百分比 10，三種失效形式，磨損、腐蝕和斷裂，其中斷裂危害最大。端口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇。（材料強(qiáng)度提高，塑性降低，則放射

8、區(qū)比例增大；試樣尺寸加大，放射區(qū)增大明顯，而纖維區(qū)變化不大。）11，斷裂分類塑性變形大小（1）脆性斷裂：斷裂前無明顯的塑性變形，斷口形貌是光亮的結(jié)晶狀（2）韌性斷裂：斷裂前明顯塑性變形，斷口形貌是暗灰色纖維狀斷裂面的取向（1）正斷：斷裂的宏觀表面垂直雨max方向（2）切斷：斷裂宏觀表面平行與max裂紋擴(kuò)展途徑（1）穿晶斷裂：裂紋穿過晶粒內(nèi)部（2）沿晶斷裂：斷裂沿境界擴(kuò)展 斷 裂 機(jī) 理（1）解理斷裂：無明顯塑性變形沿解理面分離，穿晶斷裂（2）微孔聚集型斷裂：沿晶界微孔聚合，沿晶斷裂在晶內(nèi)微孔聚合，穿晶斷裂（3）純 剪 切 斷 裂：沿滑移面分離剪切斷裂（單晶體）通過縮頸導(dǎo)致最終斷裂（多晶體、高純

9、金屬） 12，解理斷裂的圍觀端口特征解理斷裂：河流花樣、舌狀花樣準(zhǔn) 解 理：都是穿晶斷裂，有小解理刻面，有臺(tái)階或撕裂棱及河流花樣；準(zhǔn)解理小刻面不是晶體學(xué)解理面，真正解理裂紋常源于晶界，而準(zhǔn)解理裂紋則常袁雨晶內(nèi)硬質(zhì)點(diǎn)，形成從晶內(nèi)某點(diǎn)法院的放射狀河流花樣。準(zhǔn)解理不是一種獨(dú)立的斷裂機(jī)理，而是借力斷裂的變種。13，圍觀聚集斷裂的微觀斷口特征：韌窩14，彎曲彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)金屬桿狀試樣承受彎矩作用后，其內(nèi)部應(yīng)力主要為正應(yīng)力。但桿截面上的應(yīng)力分布不均勻，表面最大，中心為零，且應(yīng)力方向發(fā)生變化。1） 彎曲試驗(yàn)的試樣形狀簡單，操作方便。常用于測定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低塑性材料的強(qiáng)度和顯示塑性

10、的差別。2） 彎曲試驗(yàn)時(shí)可用試樣彎曲的撓度顯示材料的塑性。3） 彎曲試驗(yàn)時(shí)，試樣的表面應(yīng)力最大，可較靈敏地反映材料的表面缺陷。常用來比較和鑒定滲碳層和表面淬火層等表面熱處理機(jī)件的質(zhì)量和性能。15，缺口效應(yīng)：引起應(yīng)力集中，并改變?nèi)笨谇胺降膽?yīng)力狀態(tài)。對于脆性或低塑性材料，使其抗拉強(qiáng)度降低。使塑性材料強(qiáng)度增高，塑性降低16，硬度硬度測試方法分類1） 彈性回跳法：如肖氏硬度，表示金屬彈性變形功的大小。2） 壓入法：如布氏、洛氏、維氏硬度等，表示金屬塑性變形能力及應(yīng)變硬化能力。3） 劃痕法：如莫氏硬度，表示金屬對切斷的抗力。布氏硬度特點(diǎn)：1） 壓痕面積較大，優(yōu)點(diǎn)是能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相的平均性能

11、，而不受個(gè)別相及微小不均勻性 的影響，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是壓痕較大時(shí)不宜在成品上進(jìn)行試驗(yàn)。2） 布氏硬度試驗(yàn)對不同材料需更換壓頭直徑和試驗(yàn)力，壓痕直徑的測量也比較麻煩，因而自動(dòng)檢測受到限制。3） 布氏硬度試驗(yàn)特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；蚪M成相的材料硬度洛氏硬度特點(diǎn)：1）操作簡便迅速，硬度值可直接讀出；2）壓痕較小，可直接在工件上進(jìn)行試驗(yàn)；3）適用范圍廣，可廣泛用于熱處理質(zhì)量的檢驗(yàn)；4）由于壓痕小，代表性差，重復(fù)性差，數(shù)據(jù)分散度大；5）用不同標(biāo)尺的硬度值彼此不能直接進(jìn)行比較。其他方法1）肖氏硬度：重錘落向表面，測回跳高度。使用方便，便于攜帶。故可現(xiàn)場大型工件的硬度。

12、其缺點(diǎn)是試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性受人為因素影響較大，測量精度較低。2）莫氏硬度：只表示硬度從小到大的順序，不表示軟硬的程度，后面的材料可以劃破前面的材料表面。17，沖擊韌性,：沖擊韌性材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。沖擊韌度常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功Ak表示。18，低溫脆性：體心立方金屬及合金、某些密排六方金屬及合金，尤其是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇停瑪嗫谔卣饔衫w維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這即低溫脆性，轉(zhuǎn)變溫度tk稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，亦稱冷脆轉(zhuǎn)變溫度。（材料屈服強(qiáng)度急劇升高的溫度，或

13、斷后伸長率、斷面收縮率、沖級(jí)吸收功幾句減小的溫度，就是人催轉(zhuǎn)變溫度tk。19，斷裂韌度測試時(shí)為什么規(guī)定外形和尺寸？由于KIC是擦了在平面應(yīng)變和小范圍屈服條件下的KI臨界值，因此，測定KIC時(shí)用的試樣尺寸，必須保證裂紋尖端附近處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)。為此，厚度B、裂紋長度a及韌帶寬度（W-a）滿足比塑性區(qū)寬度R0大一個(gè)數(shù)量級(jí)。20，影響斷裂韌度KIC的因素21，疲勞：金屬機(jī)件或構(gòu)件在變動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。疲勞的分類（1）按斷裂壽命和應(yīng)力高低不同分類高周疲勞：Nf > 105 ；<s 亦稱低應(yīng)力疲勞。低周疲勞：Nf = 102105 ；s 亦稱高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞。（2）按應(yīng)力狀態(tài)不同分類彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、復(fù)合疲勞等。（3）按環(huán)境和接觸情況不同分類大氣疲勞、腐蝕疲勞、高溫疲勞、接觸疲勞、熱疲勞等。典型疲勞斷口三形貌：疲勞源、疲勞區(qū)及瞬斷區(qū)。22，疲勞過程疲勞過程包括疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展及最后失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。疲勞裂紋萌生：滑移帶開裂相界面開裂晶界開裂疲勞裂紋擴(kuò)展：疲勞裂紋形成后沿與正應(yīng)力軸45°的滑移帶擴(kuò)展的過程。裂紋沿與正應(yīng)力相垂直的方向擴(kuò)展。23，應(yīng)力腐蝕金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)作用