安徽工業(yè)大學(xué) 工程材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)提綱整理

1、包中格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應(yīng)變 為1%2%）,卸載后再同向加載，規(guī)定殘余應(yīng)力（彈性極限或屈服強 度）增加；反向加載，規(guī)定殘余應(yīng)力降低（特別是彈性極限在反向加 載時幾乎降低到零）的現(xiàn)象，稱為包中格效應(yīng)。用低密度可動位錯理論解釋屈服現(xiàn)象產(chǎn)生的原因金屬材料答：塑性變形的應(yīng)變速率與可動位錯密度、位錯運動速率及柏氏 矢量成正比式中r沿滑移面上的切應(yīng)力亍To位錯以單位速率運動所需的切應(yīng)力 危位錯運動速率應(yīng)力敏感指數(shù)，欲提高V就需要有較高應(yīng)力T這就是我們在實驗中看到的上屈服 點。一旦塑性形變產(chǎn)生，位錯大量增值，P增加，則位錯運動速率下 降，相應(yīng)的應(yīng)力也就突然降低，從而產(chǎn)生了屈服現(xiàn)

2、象。（回答不完整， 尤其是上屈服點產(chǎn)生的原因回答的不好）塑性：材料受力，應(yīng)力超過屈服點后，仍能繼續(xù)變形而不發(fā)生斷裂 的性質(zhì)。強度：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。韌性：表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力脆性：材料在外力作用下（如拉伸、沖擊等）僅產(chǎn)生很小的變形即斷裂 破壞的性質(zhì)。韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別，為什么脆性斷裂最危險？答：韌性斷裂是材料斷裂前產(chǎn)生明顯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，韌性斷 裂的斷裂面的斷口呈纖維狀，灰暗色。脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，沒有明顯 征兆，因而危害性極大，

3、脆性斷裂面的斷口平齊而光亮，常呈放射狀 或結(jié)品狀。試指出剪切斷裂與解理斷裂哪一個是穿晶斷裂，哪一個是沿晶斷 裂？哪一個屬于韌性斷裂，哪一個屬于脆性斷裂？為什么？答：都是穿晶斷裂，剪切斷裂是材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面發(fā)生滑 移分離而造成的斷裂，斷裂面為穿品型，在斷裂前會發(fā)生明顯的塑性 變形，為韌性斷裂；而解理斷裂是材料在正應(yīng)力作用下沿一定的晶體 學(xué)平面產(chǎn)生的斷裂，也為穿晶斷裂，但斷裂面前無明顯的塑性變形， 為脆性斷裂。拉伸斷口的三要素:纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇理論斷裂強度的推導(dǎo)過程是否存在問題？為什么？為什么理論斷 裂強度與實際的斷裂強度在數(shù)值上有數(shù)量級的差別？答：（1）雖然理論斷裂強度與實際材料

4、的斷裂強度在數(shù)值上存在著數(shù) 量級的差別，但是理論斷裂強度的推導(dǎo)過程是沒有問題的。這主要是 因為實際材料中存在著裂紋導(dǎo)致實際材料的斷裂強度比理論斷裂強 度低，在這樣的前提假設(shè)條件下，格里菲斯提出了格里菲斯斷裂紋體 理論，若制備出無缺陷、無裂紋的材料，那兩者在數(shù)字上的差別是在 誤差范圍之內(nèi)。比如：制備的無缺陷的品體實際斷裂強度與理論斷裂 強度的數(shù)值相當(dāng)。（2）理論斷裂強度的表達式氣=號尸格里菲斯公式表達式 = 2乳丫;理論斷裂強度公式和格里菲斯公式比較，在形式上兩者是 c 105周次，斷裂應(yīng)力水平低，也稱為低應(yīng)力 疲勞，一般常見的疲勞多屬于這類疲勞。低周疲勞：壽命短，Nf=102-105周次，有塑

5、性應(yīng)變發(fā)生，也稱為高 應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞。典型的疲勞斷口有三個不同的區(qū)域：（1）疲勞源（2）疲勞區(qū)（3） 瞬斷區(qū)疲勞斷口最典型的宏觀特征和微觀特征分別是什么？二者有什么 區(qū)別？答：貝紋線是疲勞斷口的宏觀特征，疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征。 疲勞條帶與宏觀斷口的貝紋線并不是一回事，在相鄰貝紋線之間可能 有成千上萬個疲勞帶。在斷口上二者可以同時出現(xiàn)，即宏觀上既可以 看到貝紋線，微觀上又可看到疲勞條帶；二者也可以不同時出現(xiàn)，即 在宏觀上有貝紋線而在微觀上去人看不到條帶，或者宏觀上看不到貝 紋線而在微觀上卻能看到條帶。疲勞極限：在指定的疲勞壽命下，試件所能承受的上限應(yīng)力幅值。非對稱循環(huán)應(yīng)力條件下，平均

6、應(yīng)力和應(yīng)力幅及壽命的相互關(guān)系？（回答完全錯誤）答：在給定應(yīng)力幅下應(yīng)力比R增加，則平均應(yīng)力增加，有利于裂紋 的萌生和擴展，結(jié)構(gòu)的疲勞壽命降低。（自己百度的可能有錯誤）疲勞裂紋擴展門檻值：AKth簡要說明阻止疲勞裂紋萌生的一般方法，以及提高機件疲勞強度 的措施。（參照課本113頁）答：（1）滑移帶開裂產(chǎn)生裂紋相界面開裂產(chǎn)生裂紋品界開裂產(chǎn) 生裂紋（2）選用qf較小的材料降低表面粗糙度在材料表面產(chǎn)生有利 的殘余壓應(yīng)力（表面噴丸及滾壓、表面熱處理及化學(xué)熱處理）細化品粒減少夾雜物的數(shù)量，減小夾雜物的尺寸彌散強化提高冶金質(zhì) 量過渡壽命：彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變壽命曲線的交點稱為過渡壽命。（回答不完整）研究變幅循環(huán)

7、應(yīng)力下的疲勞，常用的兩個準(zhǔn)則：累積疲勞損傷 定則小載荷省略準(zhǔn)則第六章金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆腐蝕應(yīng)力腐蝕斷裂：金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過 一段時間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件：應(yīng)力化學(xué)介質(zhì)金屬材料應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強度因子：KIscc論述防止應(yīng)力腐蝕的措施、氫脆類型及其特征。答：防止應(yīng)力腐蝕的措施合理選擇金屬材料減少或消除機件中的 殘余應(yīng)力改善化學(xué)介質(zhì)采用電化學(xué)保護（回答太簡略了，是論述， 不是簡答題）氫脆類型及其特征：氫蝕 這是由于氫與金屬中的第二相作用生 成高壓氣體，使基體在金屬品界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致金屬脆化。這種氫 脆現(xiàn)象的斷裂源產(chǎn)生在機件與高溫、高壓氫氣相接

8、觸的部位。對碳鋼 來說低于220 c時不產(chǎn)生氫蝕。宏觀斷口呈氧化色，顆粒狀。微觀斷 口上品界明顯加寬，呈沿品斷裂。白點當(dāng)鋼中含有過量的氫時， 隨著溫度的降低，氫在鋼中的溶解度減小。如果過飽和的氫未能擴散 逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時，氫的體積發(fā)生急劇 膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，而形成微裂紋。這種微裂紋 的斷面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色，故稱白點。 氫化物致脆 對于8族或VB族金屬（如純鈦、a 一鈦合金。釩、錯、鈮及其 合金）。由于它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，使金 屬脆化。氫致延滯斷裂：高強度鋼或a +p鈦合金中，含有適量的 處于固溶狀態(tài)的氫（原來存在的

9、或從環(huán)境介質(zhì)中吸收的），在低于屈 服強度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是 在三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴展，最后突然發(fā)生脆性斷裂。 這種由于氫的作用而產(chǎn)生的氫致延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。日 前工程上所說的氫脆大多數(shù)是指這類氫脆。特點：A：只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如高強度鋼多出現(xiàn)在一 100150C之間，而以室溫下最敏感。B：提高應(yīng)變速率，材料對氫 脆的敏感性降低。因此只有緩慢加載試驗時才能顯示出這類脆性。C: 顯著降低材料的斷后伸長率，但氫含量降低致一定數(shù)值后，斷后 伸長率不再變化，而斷面收縮率則隨氫含量增加而降低，且材料強度 越高，下降越劇烈D:高強度鋼的氫致延

10、滯斷裂還具有可逆性。即鋼 材經(jīng)過低應(yīng)力慢速應(yīng)變后，因氫脆導(dǎo)致塑性降低，如果卸除載荷，停 留一段時間再進行高速加載，則鋼的塑性可以得到恢復(fù)，氫脆現(xiàn)象消 除。斷口：宏觀斷口與一般脆性斷口相似。其微觀形貌大多為沿原奧氏 體品界的沿晶斷裂，且晶界上常有許多撕裂棱。第七章金屬的磨損和接觸疲勞磨損的三個階段：跑和階段（磨合階段）穩(wěn)定磨損階段劇 烈磨損階段論述材料磨損的控制和防磨措施。（1）改善粘著磨損耐磨性的措施首先要注意摩擦副配對材料的選 擇采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)控制摩擦滑動速度和 接觸壓壓力（2）改善磨粒磨損耐磨性的措施對于切削作用為主要機理的嗎， 磨粒磨損應(yīng)增加材料硬度根據(jù)機件服役條件，

11、合理選擇耐磨材料 采用滲碳、碳氮共滲等化學(xué)熱處理，提高表面硬度，也能有效地提高 磨粒磨損耐磨性。經(jīng)常注意機件防塵和清洗，防止大于1微米磨粒 進入接觸面（3）改善沖蝕磨損耐磨性的措施設(shè)法減小入射粒子和介 質(zhì)的速度改變沖擊角以減輕沖蝕磨損合理利用粒子濃度和粒度減 輕沖蝕磨損合理設(shè)計機件形狀根據(jù)服役條件正確處理硬度和韌性 的合理配合。接觸疲勞：兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r，在交變接觸壓 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 塊金屬剝落而使材料流失的現(xiàn)象。第八章金屬的高溫力學(xué)性能等強溫度：晶粒與晶界兩者強度相等的溫度。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。蠕變的三個階段：第一階段 減速蠕變階段第二階段 恒速蠕變階段第三階段加速蠕變階段論述材料的蠕變變形、蠕變斷裂機理及蠕變斷裂的特征。答：（1）蠕變變形機理：金屬的蠕變變形主要是通過位錯滑移、原子 擴散等機理進行的（回答太簡單，是論述，不是簡答）（2）蠕變斷裂機理：一般認(rèn)為，這是由于品界滑動在