材料力學(xué)性能課后習(xí)題答案[機械工業(yè)出版社2008第2版]

1、材料力學(xué)性能課后答案機械工業(yè)出版社2008第2版第一章單向靜拉伸力學(xué)性能1. 解釋下列名詞.1彈性比功：金屈材料吸收彈性變形功的能力，-般用金屈開始里性變形詢單位體枳吸收的最人彈性變形 功農(nóng)示。2. 滯彈性：金屬材料在彈性范IT，I內(nèi)快速加稅或卸載后，威時問延長產(chǎn)生附加艸件應(yīng)變的現(xiàn)彖稱為滯彈性. 也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。3. 得環(huán)韌性：金屬材料在交變鐵荷卜吸收不“J逆變形功的能力稱為循環(huán)韌性.4. 包申格效應(yīng)：金屈材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少疑塑性變形,卸載后再同向加載,規(guī)定歿余仲長應(yīng)力增加: 反向加我，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)彖.5. 解理刻面：這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為解理刻向6.

2、 塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。韌性，指金屈材料斯裂詢吸收刻性變形功和斷裂功的能力。7解理臺階：半解理裂紋與螺空位錯相遇時，便形成一個高度為b的臺階.8. 河流花樣：解理臺階沿裂紋前端滑動而相丿加合，同號臺階相Ii.合長大，當(dāng)?shù)ず吓_階高度足夠大時，便成 為河渝花樣。是解理臺階的一種標(biāo)志。9. 解理面*是金屬材料在-疋條件下，半外加正應(yīng)力達到-定數(shù)值后,以極快速率沿-定晶體學(xué)平面產(chǎn)生 的穿晶斷裂，因與大理石斷裂類似，故稱此種晶體學(xué)平而為解理面.10穿晶斷裂：穿胡斷裂的裂紋穿過胡內(nèi)，可以是韌性斷裂，也町以是脆性斷裂。沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展.女?dāng)?shù)是脆性斷裂。11韌脆轉(zhuǎn)變&#

3、39;具冇定韌性的金屬材料為低于某溫度點時，沖擊吸收功明顯下降,斷裂方式由脈來的韌 性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔?，這種現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變12彈性不完整性：理想的彈性體是不存在的,多數(shù)工程材料彈性變形時，可能出現(xiàn)加載線與卸載 線不巫合、應(yīng)變滯后于應(yīng)力變化等現(xiàn)象，稱Z為彈性不完整性。彈性不完整性現(xiàn)彖包括包申格效 應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)切性等2、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義.答：E彈性模尿G切變模歟規(guī)沱殘余仲長應(yīng)力 久2屁服強度5寸金局材料拉仲時最人應(yīng)力卜°的總伸長率n應(yīng)變磧化指數(shù) P153、金屬的彈性模丘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)？答：11 耍決定廉子本性和品

4、格類空。合金化、熱處理、冷刻性變形等能夠改變金屈材料的組織形態(tài) 和品粒人小，但是不改變金屈廉子的本性和晶格類型。組織雖然改變了，原子的本性和品格類型未發(fā) 生改變，故彈性模雖對組織不敏感.【P1】4、試述退火低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的屈服現(xiàn)象在拉伸力伸長曲線圖上的區(qū)別？為什么？5、決定金屬屈服強度的因素有哪些？ （P12答：內(nèi)在因索：金屬本性及晶格類型、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)元索、第二相。外在因索：溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài).6、試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別.為什么脆性斷裂量危險？（P21答：韌性斷裂是金屈材料斷裂詢產(chǎn)生明顯的宏觀型性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程， 在裂紋擴贋過程中不斷地

5、消耗陡雖：而脆性斯裂是窠然發(fā)生的斷裂，斷裂前基木上不發(fā)生塑性變形， 沒冇明顯征兆，因而危害性很大.7、剪切斷裂與解理斷裂郁是穿晶斷裂，為什么斷裂性質(zhì)完全不同？【P23】答：明切斷裂是在切應(yīng)力作丿I卜沿滑移面分離而造成的滑移面分離，般是韌性斷裂，而解理斷裂是任止應(yīng)力作用以極快的速率沿一宦品體學(xué)半面產(chǎn)生的穿品斷裂，解理斷裂通常是脆性斷裂。8、何謂拉伸斷口三要素？夠響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？答，宏觀斷口呈杯推形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成，即所謂的I析口恃征三耍索.上述 斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對位違，岡試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗溫度、加載速率 和受力狀態(tài)不同而變化。9

6、、論述格雷菲斯裂紋理論分析問題的思路，推導(dǎo)格雷菲斯方程，并指出該理論的局限性.（P32只適用丁腕性固體，也就是只適門丁那些裂紋尖端刻性變形町以忽略的情況。第二章金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能一、解釋下列名詞：（1）應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)一材料或匸件所承受的最大切應(yīng)力T -和最大正應(yīng)力比值，即:a =- = 5 6 （新 B P39 111 t5 P161%25-0.5（6 + 6）（2）缺口效應(yīng)一一絕大多數(shù)機件的橫截面都不是均勻而無變化的光滔體，往往存在截面的急劇變化，如 鍵槽、油孔、軸肩、螺紋、退刀槽及悍縫等，這種截面變化的部分町視為“缺口”，山缺口的存在，在 戎荷作用下缺口哉而上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變

7、化，產(chǎn)生所謂的缺口效應(yīng)。（P44 P53（3）缺I敏感度一 1試樣的抗拉強度a x的與等截而尺寸光淆試樣的抗拉強度（T .的比伉，稱為缺Insr=-敏感度，即：/bPl7 P55】<4）布氏硬度一用鋼球或便丿鳥求作為爪頭，采用小位1何枳所樂恒的試驗力計算而得的硬度。P49 P58（5）洛氏陂度一采用金剛石岡錐體或小淬火鋼球作斥頭，以測嚴(yán)斥痕深度所表示的饋度【P51 P60】。（6）維氏硬度一以網(wǎng)相対1（11夾角為136。的金剛石四棱錐作壓頭，采川氓位面枳所承受的試驗力計算 而得的硬度.（P53 P62（：）努氏硬度采用兩個對面角不等的卩q棱錐金剛仃壓頭由試驗力除以樂痕投影面積得到的鎖度.

8、（8）肖氏酸度一動載荷試驗法.根據(jù)隸鋒回跳高度表證的金屈駛度。（9）里氏破度采動載荷試驗法.根據(jù)巫錘回跳速度衣證的金屈駛度。二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義（1）<r b c材料的抗樂強度（P41 P18 （2）a b b材料的抗彎強度【P42 P5O（3）1 s材料的扭轉(zhuǎn)屈服點【P44 P52（4）I b材料的抗扭強度P44 P52（5）a b n材料的抗拉強度【P47 P55（6）NSR材料的缺口敏感度【P4： P55（7）HBf- 壓頭為換質(zhì)介金球的材料的布氏碩度P49 P58（8）HRA材料的洛氏陂度P52 P61（9）HRB材料的洛氏陂度P52 P61（10）HRC材料的洛氏W!

9、度P52 P61（11）HV材料的維氏硬度P53 P62三、試綜合比較單向拉伸、壓編、彎曲及扭轉(zhuǎn)試驗的特點和應(yīng)用范圍.試驗方法牌點|應(yīng)用范國拉伸溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速率確定,采用 光滑圓柱試樣，試驗簡單，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)較塑性變形抗力和切斷強度較低的塑 性材料。斥縮應(yīng)力狀態(tài)軟.一般都能產(chǎn)生舉性變形， 試樣常沿與軸線呈45。方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷 恃征。脆性材料.以觀察脆性材料在韌性 狀態(tài)下所表現(xiàn)的力學(xué)行為。彎曲彎曲試樣形狀簡單，操作方便：不存在 拉伸試驗時試樣軸線與力偏斜問題，沒仃附加應(yīng) 力蹈響試驗結(jié)果，町用試樣彎曲撓度顯示材料的 塑性：彎曲試樣表面應(yīng)力最大,町靈敏地反映材 料表面缺陷。測定鑄

10、飲、鑄造介金、工具鋼及碩 質(zhì)介金等脆性與低和性材料的強度和顯示 教It的墾別.也常用比校和鑒別滲碳和表 面淬火等化學(xué)熱處理機件的質(zhì)雖和性能。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8,比拉伸時人， 易丁顯示金屈的駛性行為：試樣在整個氏度上的 犁性變形時均勻，沒有緊縮現(xiàn)飲，能實現(xiàn)大津件 變形竝卜的試驗：較能敏感地反映出金缺 陷和及衣面破化出的性能：試樣所承受的/人止 應(yīng)力與最大切應(yīng)力大體相等用來研究金屈在熱加X條件下的流 變性能和斷裂件能，評定材料的熱壓力加T 型,并未確定生產(chǎn)條件下的熱加工工藝參數(shù) 捉供依據(jù)：研究或檢驗熱處埋1 一件的衣面質(zhì) 魚和乞種農(nóng)而強化工藝的效來。四. 試述脆性材料彎曲試驗的特點及比應(yīng)

11、用.五、缺口試樣拉伸時的應(yīng)力分布有何特點？ P45 P53在彈性狀態(tài)卜的應(yīng)力分布：薄板：隹缺口根部處單向拉應(yīng)力狀念，在板中心部位處J兩向拉仲平血 應(yīng)力狀態(tài).號板：在缺口根部處丁兩向拉應(yīng)力狀態(tài)，缺口內(nèi)側(cè)處三向拉仲平面應(yīng)變狀態(tài).無論脆件材料或測性材料，都因機件匕的缺口造成兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中而產(chǎn)生脆件傾向，降低 r機件的使用安全性。為了評泄不同金屬材料的缺口變脆傾向，必須采川缺口試樣進行的裁力學(xué)性能試驗。六、試綜合比較光滑試樣軸向拉伸、缺口試樣軸向拉伸和偏斜拉伸試驗的特點.偏斜拉仲試驗：在拉伸試驗時在試樣與試驗機夾頭之間放一年圈，使試樣的軸線與拉伸力形成一定角 度進行拉伸.該試驗用于檢測螺

12、栓一類機件的安全使用性能。光滑試樣軸向拉伸試驗：截面上無應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力分布均勻，僅在頸縮時發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變。缺口試樣柚向拉伸試臉，缺口戰(zhàn)而上止現(xiàn)應(yīng)力集屮現(xiàn)猱，應(yīng)力分布不均，應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化.產(chǎn)生兩 向或三向拉應(yīng)力狀態(tài)，致使材料的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)降低，脆性增大.懾斜拉仲試驗：試樣同時承受拉伸和彎曲載荷的復(fù)合作用，其應(yīng)力狀態(tài)更“硬”，缺口截面卜的應(yīng)力 分布更不均勻，更能顯示材料對缺口的敬感性。七、試說明布氏硬度、洛氏彊度與健氏彊度的實驗原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗方法的優(yōu)缺點. P49 P57原理布氏便度：用鋼球或喚質(zhì)合金球作為斥頭，計算單位面枳所承受的試驗力。洛氏便度：采用金剛石圓錐

13、體或小淬火鋼球作壓頭，以測雖壓痕深度。維氏便度：以兩相對而夾角為136“的金剛仃四棱錐作壓頭，計舁爪位ifii枳所承受的試驗力.布氏便度優(yōu)點：實驗時一般采用直徑校大的壓頭球，因而所得的斥痕向枳比校大。壓痕大的一個優(yōu)點是其 硬度值能反映金JB在較大范11,1內(nèi)族組成相得半均性能：另一個優(yōu)點是實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)疋，重復(fù)性強。缺點：對 不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變試驗力，壓痕Fi徑的測魚也較麻煩，因而用丁"動檢測時堂到限 制.洛氏便度優(yōu)點：操作簡便,迅捷,硬度值可直接讀出;壓痕絞小,可在工件上進行試驗;采用不同標(biāo)尺可 測吊彳種軟破不同的金屬和厚薄不 的試樣的嚶度，蟲而廣泛用1熱處理質(zhì)雖檢測

14、。塊點：爪痕較小,代 農(nóng)性墾：若材料中冇偏析及組織不均勻等缺陷，則所測啖度値乘址性基，分散度大：此外用不同標(biāo)尺測紂 的酸度值彼此沒勺聯(lián)系，不能直接比較。維氏便度優(yōu)點：不存在布氏喚度試驗時耍求試驗力F與壓頭總徑DZ間所規(guī)定條件的約束，也不在 洛氏硬度試驗時不同標(biāo)尺的喚度值無法統(tǒng)一的弊端：維氏綾度試驗時不僅試驗力町以任意取，而II壓 痕測戢的耕度較高，破度值校為準(zhǔn)確。缺點是陂度值需要通過測雖壓痕對角線長度后才能進行計算或 査表，陰此，工作效半比洛氏性度法低的多。八今有如下零件和材料需耍測定硬度，試說明選擇何種硬度實驗方法為宜.（1）沽碳層的碩度分布:（2）淬火鋼：（3）灰鑄鐵:（4）鑒別鋼中的隱晶

15、馬氏體和殘余奧氏體:（5） 儀表小黃銅齒輪：（6）龍門刨床導(dǎo)軌：（G潼穗層：（8）高速鋼刀具：（9）退火態(tài)低碳鋼；（10）隕質(zhì) 合金。（1）滲礦層的皎度分巾 HKldc-顯微HV（2）淬火鋼HRC（3）灰鑄鐵HB（4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和妓余奧氏休顯微HV或右HK（5）儀表小黃銅齒輪HV（6）龍門刨床導(dǎo)軌HS （門氏硬度）或HL（電氏破度）（7）if氮口HV（8）高速HRC（9）退火念低碳鋼HB（10）硬質(zhì)合金HRA第三章金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能沖擊韌性：材料在沖擊戎荷作用卜吸收刻性變形功和斷裂功的能力。【P5：】沖擊韌度：U形缺口沖擊吸收功A®除以沖擊試樣缺3底部哉而積所得之.

16、商，稱為沖擊韌度，a ku=Aku/S （J/cm2）,反應(yīng)了材料抵抗沖擊載荷的能力，用表示。P57注釋/P6：沖擊吸收功：缺口試樣沖擊彎曲試驗中.擺錘沖斷試樣失公的位能為mgHl-MgH2a此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功，以血表示，單位為J。F57/P67低溫脆性：體心立方品體金屬及介金或某些密排八方品體金屈及其介金，特別是工程上常川的中、低強度結(jié)構(gòu)鋼（鐵索體珠光休鋼），在試驗溫度低TX-溫度tk時.會山創(chuàng)性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯卜降，斷裂機理由微孔聚集熨變?yōu)榇┢方饫砜?，斷I待征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。 韌性溫度儲備：材料使用溫度和韌腕轉(zhuǎn)變溫度的墾值，保

17、證材料的低溫脫役行為。二、（1） 繩：沖擊吸收功。含義見上面。沖占吸收功不能真疋代表材料的切脆程度，但宙J：它們對材 料內(nèi)部組織變化十分敏感，而U沖擊彎曲試驗方法簡便易行，被廣泛采川。A, （CVN）： V型缺口試樣沖擊吸收功.人：U型缺口沖擊吸收功.（2）FATT50：沖擊試樣斷口分為纖維區(qū)、放射區(qū)（結(jié)晶區(qū)）與剪切唇三部分,在不同試驗溫度下，三個區(qū)之間的相對面積不同。溫度下降,纖維區(qū)面積突然減少,結(jié)晶區(qū)面枳突然增人，材料由韌變脆。通常収結(jié)品區(qū)而枳再幣個斷口面枳50%時的溫度為tk ,并記為50%FA7T.或FATT50%. t50« （»r BP61, IU I5P71）

18、或:結(jié)肘區(qū)占-整個用r 口 HU枳50%是的溫度定義的韌脆轉(zhuǎn)變溫度（3）NDT：以低階能開始上升的溫度泄義的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，稱為無測性或寥塑性轉(zhuǎn)變溫度。（4）FTE：以低階能和高階能平均值對應(yīng)的溫度定義記為FTE（5）FTP：以高階能對應(yīng)的沿度為記為FTP四、試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其形響因素低溫脆性的物理木質(zhì)：宏觀卜對那些右低瀟腕件現(xiàn)彖的材料，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U變化不人。當(dāng)溫度降低到某一隘度対，加服強度増人到高円析裂強度時, 在這個溫度以下材料的屈服強度比斷裂強度人，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

19、在晶體點陣中運動的阻力有關(guān)，當(dāng)溫度降低時,位錯運動陰力增大, 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索仃（P63, P73）：1晶休結(jié)構(gòu)：對稱性低的休心立方以及密排六方金屈、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂匕勢明顯，型性思2. 化學(xué)成分：能夠使材料碩度，強度提高的雜質(zhì)或咅合金元索都會引起材料眾件和韌性變總，材料脆性提 冋3. 詔微紐織：胡粒人小，細化骷?？梢酝瑫r提高材料的強度和型韌性。岡為晶界是裂紋擴展的阻力，晶粒細小，晶界總面枳増加，晶界處塞枳的位錯數(shù)減少，冇利丁降低應(yīng)力集中：同時晶界匕雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)空沿晶脆性斷裂. 金相組織：較低強度水平時強度相等 而組織不同的鋼

20、，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫冋火雖佳，貝氏體冋火組織次Z，片狀珠光體 組織最基。鋼中夾朵物、碳化物等第-相質(zhì)點對鋼的脆性右巫要影響，當(dāng)其尺寸增人時均使材料韌性卜降, 韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。五. 試述焊接船舶比鎮(zhèn)接船舶容易發(fā)生脆性破壞的原因.焊接容易在焊縫處形成粗大金相組織氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、借邊、咬邊等缺陷，增加裂紋敏 感度，增加材料的脆性，容易發(fā)生脆性斷裂。七.試從宏觀上和微觀上解釋為什么有些材料有明顯的韌腌轉(zhuǎn)變溫度，而另外一些材料則沒有？宏觀上，體心立方中、低強度結(jié)構(gòu)鋼隨溫度的降低沖擊功急劇下降，具冇明顯的韌腕轉(zhuǎn)變溫度.而高 強度結(jié)構(gòu)鋼在很寬的溫度范闈內(nèi)，沖擊功都很低，沒有明

21、顯的刼麗轉(zhuǎn)變溫度。向心立方金屬及其合金一般 沒有創(chuàng)旎轉(zhuǎn)變現(xiàn)線。徵觀上，體心立方金屬中位借運動的阻力對溫度變化非常敏感，位借運動阻力隨溫度下降而増加，在 低溫卜，該材料處r脆性狀態(tài).而面心立方金屈因位錯寬度比枝大，對溫度不敏感，故一般不顯示低溫脆 性。體心立方金屈的低溫脆性還可能與遲屈服現(xiàn)線仃關(guān)，對低碳側(cè)施加一高速到島丁栩服強度時，材料并 不立即產(chǎn)生屈服，而需要經(jīng)過一段孕育期（稱為遲屈時間）才開始澈性變形，這種現(xiàn)象稱為遲屈服現(xiàn)象。 由丁材料在孕療期中只產(chǎn)生彈性變形，沒有和性變形消耗能駅，所以冇利于裂紋擴展，往往表現(xiàn)為脆性破 壞。第五章金屬的疲勞1. 名詞解釋；應(yīng)力輻。 a： 0* a=l/2（C

22、T >ax-（T Min） p95/pl08平均應(yīng)力 o M： （T m=1/2（0* Maxtor Min） p95/plO7應(yīng)力比xix-CF Min/（T aax p95/pl08疲勞源：是疲勞裂紋葫生的策源地，一般在機件表面常和缺口，裂紋，刀痕，蝕坑相連。P96 疲勞貝紋線：是疲勞區(qū)的最人特征，一般認為它是山載荷變動引起的，是裂紋前沿線留卜的弧狀臺階痕跡。 P97/pllO疲勞條帶：疲勞裂紋擴展的第二階段的斷口特征足具冇略程彎Illi并相4平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶（疲 勞輝紋，疲勞條紋）P113/pl32駐留滑移帶：用電解拋光的方法很難將12產(chǎn)生的衣向循環(huán)滑移帶上除，當(dāng)對式樣

23、車新循環(huán)加牧?xí)r，則循環(huán) 滑移皓乂會在原處再現(xiàn)，這種水附或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留湄移帶。P111A K:材判門'：漢紋擴展速率不僅與應(yīng)力水平有關(guān)，而且與當(dāng)時的袈紋尺寸有關(guān)。A K是由應(yīng)力范也A er 和 a IX合為應(yīng)力強度因子范IM，A K=KMax_Kmin=Yo' max J a_Y（r Min J a=YA <r Ja. plO5/pl2O da/dH：疲勞裂紋擴展速率，即毎循環(huán)一次裂紋擴展的距離。P105疲勞壽命：試樣在交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用卜自至發(fā)生破壞渝所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循環(huán)次數(shù) p102/p117過載損傷：金屈在奇丁疲勞極限的應(yīng)力水平下運轉(zhuǎn)一定周次兩，英疲

24、勞極限或疲勞壽命減小，就造成了過 載損傷.P102/pll72. 揭示卜列疲勞性能指標(biāo)的總義疲勞強度 a -1. a -p, t -1, a -IN, P99,100,103/pll4（r-1:對稱應(yīng)力循環(huán)作用下的彎曲疲勞極限:（r-p:對稱擔(dān)壓康勞極限：t -1:對稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限：<r-lM: 缺口試樣在對稱應(yīng)力循環(huán)作用下的疲勞極限.疲勞缺口敏感度qf P103/pll8金屬材料在交變載祈作用下的缺口敏感性,常用疲勞缺口敏幕度來評定。Qf=（Kf-l）/ （kt-1）.其中Kt為 理論應(yīng)力集中系數(shù)幾大丁一，Kf為疲勞缺口系數(shù).Kf=（r -l）/（r-lN）過載損傷界P102,103/

25、pll：由實驗測定,測出不同過載應(yīng)力水平和相應(yīng)的開始降低裂勞壽命的應(yīng)力循環(huán)刪次,得到不同試驗點,連接 %點便得到過載損傷界。疲勞門檻值A(chǔ) Kth P105/pl20在疲勞裂紋擴展速率曲線的I區(qū),當(dāng)A KWA Kth時,da/aN=0,表示裂紋不擴展;只有當(dāng)A K>A Kth時，da/dN>0,疲勞裂紋才開始擴展。因此，AKth是疲勞裂紋不擴展的AK臨界他，稱為疲芳裂紋擴展門檻值。3. 試述金屬疲勞斷裂的特點P96/P109（1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時斷裂，機貝冇壽命的斷裂（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對缺陷（缺口，裂紋及組織缺陷）十分敏感4. 試述疲勞宏觀斷口的特征及其形成過程（新書

26、P96P8及PPT,舊書PlOSlll）答：典空疲勞斷口具有三個形貌不同的區(qū)域一疲勞源、疲勞區(qū)及屛斷區(qū).（1）疲勞源是疲勞裂紋前生的策源地，疲勞源區(qū)的光亮度最大，肉為這里在整個裂紋亞穩(wěn)擴展過程中 斷面不I析摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源的貝紋線細小。（2）疲勞區(qū)的疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展所形成的斷口區(qū)域，是判斷疲勞斷裂的乘耍特征證拯。特征是：斷口 比校光滑并分布冇貝紋線.斷】光滑是疲勞源區(qū)域的延續(xù)，但比程度隨裂紋向前擴展逐漸減弱. 貝紋線是由載荷變動引起的，如機器運轉(zhuǎn)時的開動與停歇，偶然過載引起的載荷變動，使裂紋詢 沿線留F了弧狀臺階痕跡。（3）瞬斷區(qū)是裂紋用肩失穩(wěn)快速擴展所形成的斷口區(qū)域。其斷口

27、比疲勞區(qū)粗糙，腌性材料為結(jié)晶狀斷 口，韌性材料為纖維狀斷口.6. 試述疲勞圖的意義、建立及用途。（新書P10P102, IH書答：定義：疲勞圖是乞種循環(huán)疲勞極限的集介圖，也是疲勞曲線的另種衣達形式。意義：很多機件或構(gòu)件是在不對稱循環(huán)我荷下工作的，因此還需知道材料的不對稱循環(huán)疲勞極限，以適應(yīng) 這類機件的設(shè)計和選材的需要。通常是用匸程作圖法，由疲勞圖求得#種不對稱循環(huán)的疲勞極限。疲勞圖建立：這種圖的縱坐標(biāo)以衣示.橫坐標(biāo)以示。然后.以不同應(yīng)力比工條件下將7喚衷示的疲勞 極限q分解為q和（Jm.并在該坐標(biāo)系中作ABC曲線.即為-crm疲勞圖。其兒何關(guān)系為:1-r1 + r(o- a )03 max n

28、urftan CL =%_(b+ CT2 ' max nux（用途人 我們知逍應(yīng)力比工將J*代入試中.即可求得tana和Q 而后從坐標(biāo)原點o引直線.令其與 橫邵標(biāo)的夾角等0值該嵐線與曲線ABC相交的交點b便是所求的點.英縱、橫坐標(biāo)之和.即為相應(yīng)工的疲勞極限 6b rB =+ xnB -建立：這種圖的縱坐標(biāo)以或農(nóng)示橫坐標(biāo)以氣衣示。然后將不同應(yīng)力比工卜的疲勞極分 別以CTxnai xl和CR表示丁上述坐標(biāo)系中，就形成這種疲勞圖幾何關(guān)系為：tan(z = -2%（用途人我們只要知逍應(yīng)力比野就可代入上試求得tana和a.而后從坐標(biāo)原點o引一直線oh.令其與 橫坐標(biāo)的夾角等a,該直線與曲線AHC

29、相交的交點H的縱坐標(biāo)即為披勞極限.8. 試述影響疲勞裂紋擴展速率的主婆因素.（新書P1O71O9, 10書P123X25）答：1、應(yīng)力比工（或平均應(yīng)力b”）的彩響：Forman提出:dac(AK)ndN (l-r)Kc-AKda使而殘余壓應(yīng)力因公詼小r,便 雯降低川Kth W 対疲爐J命仃利：而殘余拉應(yīng)力因會増大dN高和AK降低對疲芳壽命不利。2、過戯郵的影響：偶然過我進入過載損傷區(qū)內(nèi)，使材料受到按傷并降低疲勞妤命。但桿過戎適半，竹時反 而是有益的.3、材料組織的影響：胡粒大?。浩妨Ｔ酱执?，其AK出值越尿色越低，對疲勞壽命越令利。組織:出dN鋼的含碳處越低，鐵索體含魚越多時，其值就越高。肖側(cè)的

30、淬火組織中存在一定屆的殘余奧氏體和貝氏休等網(wǎng)性組織時，町以提高鋼的AK,降低噴丸處理：噴丸強化也能提高 K血“dN9. 試述疲勞微觀斷口的主要特征（新書P113">114,舊書P132）答：斷口特征是H仃略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱疲勞條帯（疲勞條紋、疲勞輝紋）。疲勞條帶是疲 勞斷口呆典熨的微觀特征.淸移系多的而心立方金屈，其疲勞條帶明顯：淸移系少或組織父雜的金屬，K 疲勞條帶短窄而素乩。疲勞裂紋擴展的型性鈍化模型（Laird模型）：圖中Q）,住交變應(yīng)力為零時裂紋閉含。圖（b）,受拉應(yīng)力時.裂紋張開.在裂紋尖端沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生滑移.圖（c）,裂紋張開至最大，熠性變形區(qū)擴

31、大，裂紋尖瑞張開呈半圓形，裂紋停止擴展。由詡性變形裂紋尖 瑞的應(yīng)力集中減小，裂紋停止擴展的過程稱為“翌性鈍化”。圖（d）,當(dāng)應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力時.滑移方向也改變了,裂紋尖竭被壓彎成“耳狀”切口.圖（e）,到壓縮應(yīng)力為最大值時.裂紋完個閉介.鎖紋尖端又由鈍變銳.形成一對尖角.e)12試述金屬表面強化對疲勞強度的形響.（新書P117>118,舊書P135>136）答:表面事化處理可在機件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時還能提高機件表面的事度和應(yīng)度.這兩方面 的作用都能提高疲勞強度。表面強化方法，通常冇表而噴丸、滾壓、表而淬火及表而化學(xué)熱處理等。（1）表面噴丸及滾壓噴丸是用壓縮空氣將堅酸的小

32、彈丸高速噴打向機件表面，使機件表面產(chǎn)生尉部形變磧化：同時因型變 層周闊的彈性約束，又在塑變處內(nèi)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。表而滾壓和噴丸的作用相似，只是英壓應(yīng)力層深度校大，很適丁大工件：而fl表而粗糙度低，強化效 果更好.（2）衣向熱處理及化學(xué)熱處理他們除能使機件獲得表酸心韌的綜合力學(xué)性能外，還可以利用衣向組織相變及組織應(yīng)力、熱應(yīng)力變化, 便機件衣面口獲得高強度和殘余壓應(yīng)力，更仃效地提拓機件疲苛強度和疲勞存命。13試述金厲的硬化與軟化現(xiàn)象及產(chǎn)生條件.金屬材料在恒定應(yīng)變范閑循環(huán)作用F,隨循壞周次増加其應(yīng)力不斷增加，即為循壞便化。金屈材料在恒泄應(yīng)變范出循環(huán)作川卜，隨循環(huán)周次增加其應(yīng)力逐漸減小，即為循環(huán)軟化。金

33、屈材料產(chǎn)生循壞硬化與軟化収決丁材料的初始狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特性以及應(yīng)變幅和溫度籌。循環(huán)便化和軟化與CT b / (T S冇關(guān)：(Tb / (T S>1.4,表現(xiàn)為循環(huán)駛化：(T b / (T S<1.2.農(nóng)現(xiàn)為循壞軟化：1.25 b / (T S<1.4,材料比較穩(wěn)遲，無明顯循環(huán)顧化和軟化現(xiàn)彖。也町用應(yīng)變硬化指數(shù)n來判I析循環(huán)應(yīng)變對材料的形響，Ml軟化，n>l碩化。退火狀態(tài)的塑性材料往往表現(xiàn)為循壞帙化，加匸帙化的材料表現(xiàn)為循壞軟化。循環(huán)便化和軟化與位錯的運動有關(guān)：退火軟金屈中，位借產(chǎn)生交互作用，運動阻力増大而硬化。冷加工后的金屈中，冇位錯紳結(jié)，在循環(huán)應(yīng)力下破壞，陽力變小而軟化。

34、第六章金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂一、名詞解釋1、應(yīng)力腐蝕：金屈任拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下,經(jīng)過段時間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)彖。2、氫脆：由r氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致的金屈材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象.3、白點：當(dāng)鋼中含有過址的氫時,融著溫度降低氫在鋼中的溶解度減小.如果過飽和的氮未能擴散逸出， 便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時，氫的體枳發(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.4、氫化物致脆:對J-IVB或VB族金屈，由丁-它們與氫有校大的親和力，極易生成脆性氫化物，是金屬 脳化，這種現(xiàn)彖稱爼化物致麗。5、氫致延滯斷裂：這種III 丁氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)彖稱為氫致延滯

35、斷裂。二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義1、(TSCC:材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力。2、KIscc：應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強度因子。3、da/dt：盈利腐蝕列紋擴展速率.7. 如何識別氫脆與應(yīng)力腐蝕？.答：蠱脆和W力腐蝕相比，其特點表現(xiàn)在：1、實驗室中識別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法址,當(dāng)施加 小的陽極電流,如便開裂加速，則為應(yīng)力腐辿： 而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為耘脆.2、在強度較低的材料中，或者雖為高強度材料但受力不大.存在的殘余拉應(yīng)力也較小這時梵斷裂源都不在 表面，而是在表面以卜的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成斷裂。3、勿脆斷裂的丄裂紋沒仃分枝的悄況.這和應(yīng)力幅述的裂紋是截然不同的。4、置脆斷口上一般沒冇腐蝕產(chǎn)物或者苴雖極微。5、大多數(shù)的氫脆斷裂(氫化物的氫脆除外)，都表現(xiàn)出對溫度和形變速率佇強