材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料

1、實用文檔一、 說明下列力學(xué)性能指標的意義1)P比例極限2)e彈性極限3)b 抗拉強度4)s 扭轉(zhuǎn)屈服強度5)bb 抗彎強度6) HBW 壓頭為硬質(zhì)合金球時的布氏硬度7) HK 顯微努氏硬度8) HRC 壓頭為頂角 120 金剛石圓錐體、總試驗力為1500N的洛氏硬度9) AKV 沖擊韌性10) K 平面應(yīng)變斷裂韌性IC11)R 應(yīng)力比為 R下的疲勞極限12) Kth 疲勞裂紋擴展的門檻值13) K ISCC 應(yīng)力腐蝕破裂的臨界應(yīng)力強度因子14)Tt 內(nèi)產(chǎn)生一定的蠕變伸長率的蠕變極限/ t 給定溫度 T下，規(guī)定試驗時間15)tT 給定溫度 T下，規(guī)定試驗時間t 內(nèi)發(fā)生斷裂的持久極限二、單向選擇題

2、1）在缺口試樣的沖擊實驗中，缺口越尖銳，試樣的沖擊韌性（b ）。a) 越大； b) 越小； c ) 不變； d) 無規(guī)律2）包申格效應(yīng)是指經(jīng)過預(yù)先加載變形，然后再反向加載變形時材料的彈性極限（b）的現(xiàn)象。a) 升高 ； b) 降低 ； c) 不變； d) 無規(guī)律可循3）為使材料獲得較高的韌性，對材料的強度和塑性需要（c）的組合。a) 高強度、低塑性 ； b) 高塑性、低強度 ；c) 中等強度、中等塑性； d) 低強度、低塑性4）下述斷口哪一種是延性斷口（d ）。a) 穿晶斷口； b) 沿晶斷口； c) 河流花樣 ；d) 韌窩斷口5) 5 ） HRC是（ d ）的一種表示方法。a) 維氏硬度；

3、b) 努氏硬度； c) 肖氏硬度； d) 洛氏硬度6） I 型（張開型）裂紋的外加應(yīng)力與裂紋面（b）；而 II 型（滑開型）裂紋的外加應(yīng)力與.實用文檔裂紋面（）。00a) 平行、垂直； b) 垂直、平行； c) 成 45 角、垂直； d) 平行、成 45 角7） K表示材料的（c）。ISCCa) 斷裂韌性； b) 沖擊韌性； c ) 應(yīng)力腐蝕破裂門檻值； d) 應(yīng)力場強度因子8）蠕變是指材料在（B）的長期作用下發(fā)生的塑性變形現(xiàn)象。a)恒應(yīng)變； b)恒應(yīng)力； c)恒加載速率； d)恒定頻率9）Tt 發(fā)生斷裂的（b ）。t 表示給定溫度 T下，恰好使材料經(jīng)過規(guī)定的時間a) 蠕變極限； b) 持久強

4、度； c) 高溫強度； d) 抗拉強度10）Kth 表示材料的（b）。a) 斷裂韌性； b) 疲勞裂紋擴展門檻值； c ) 應(yīng)力腐蝕破裂門檻值； d) 應(yīng)力場強度因子11）在單向拉伸、扭轉(zhuǎn)與單向壓縮實驗中，應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)的變化規(guī)律是（C）。a)單向拉伸扭轉(zhuǎn)單向壓縮； b)單向拉伸單向壓縮扭轉(zhuǎn)；c) 單向壓縮扭轉(zhuǎn)單向拉伸； d)扭轉(zhuǎn)單向拉伸單向壓縮12)平面應(yīng)變條件下裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸（b）平面應(yīng)力下的塑性區(qū)。a)大于； b)小于； c)等于； d)不一定13) 材料的斷裂韌性隨板材厚度或構(gòu)件截面尺寸的增加而（a）。a)減??； b)增大； c)不變； d)無規(guī)律14）與干摩擦相比，加入潤滑劑后摩

5、擦副間的摩擦系數(shù)將會（b ）。a)增大； b)減??； c)不變； d)不一定15)拉伸試樣的直徑一定，標距越長則測出的延伸率會（B ）。a) 越大； b) 越??； c) 不變； d) 無規(guī)律可循16）拉伸試樣的直徑一定，標距越長則測出的斷面收縮率會（C ）。a) 越高； b) 越低； c) 不變； d) 無規(guī)律可循17) 拉伸試樣的直徑一定，標距越長則測出的抗拉強度會（C ）。a) 越高； b) 越低； c) 不變； d) 無規(guī)律可循材料和直徑均相同的低碳鋼長短試樣各一個，用他們測得的伸長率，斷面收縮率，和抗拉強度是否基本相同？試樣所以要規(guī)定一個標準要求的長度，是為了檢測結(jié)果的標準化。如果試樣

6、長度不同，雖然材料完全相同，但結(jié)果可能會有所不同。如果試樣長度相差不多，一般沒有實質(zhì)性的差別。如果試樣長度太短，將會出現(xiàn)一些使檢測結(jié)果不能標準化的情況。試樣檢測都是要夾持的， 如果太短，這夾持引起的應(yīng)力會影響到試樣的受拉區(qū)域，則這種試樣肯定是長度太短而影響到了檢測結(jié)果。如果試樣長度長一些， 因為這試樣，不管如何說是均質(zhì)的， 其實肯定是不均質(zhì)的，.實用文檔只是變化范圍大小不同而已。 所以試樣長度的加長， 試樣將會在其薄弱處出現(xiàn)破壞的原理，結(jié)果長的試樣檢測結(jié)果要比短試樣的小一些。 小多少？要看材料的不均勻程度與試樣長度的差別。標準檢測，應(yīng)該要按標準規(guī)定的要求來進行， 才能使結(jié)果比較標準化， 結(jié)果才

7、能有權(quán)威性而讓人信服。其實，這種情況你可以做一下一些比對試驗的， 從而真實牢固地掌握一些基本的概念。加載速度會對材料力學(xué)性能產(chǎn)生什么影響?加載速度的快慢就是生產(chǎn)加工中材料變形速度的快慢。通常情況下， 塑性變形速度越快，變形后的材料儲能越高， 應(yīng)變硬化率越高。 這樣造成材料本體硬度提高， 力學(xué)中的抗拉強度會相對高一些，耐磨性能也好一些。加工硬化可以使屈服強度增加，但不能改變抗拉強度金屬的抗拉強度其實就是抵御外力、不讓內(nèi)部由于各種原因產(chǎn)生的裂紋發(fā)生擴展的能力。這個涉及到了材料的斷裂韌性。凡是提高或降低材料斷裂韌性的措施或手段會會相應(yīng)提高或降低材料的抗拉強度。如（1）加入高強的分散均勻、界面結(jié)合良好

8、的細長纖維第二相（金屬中加入高強陶瓷纖維）；（ 2）或采取措施誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)力誘導(dǎo)的體積發(fā)生膨脹的相變過程使得裂紋前端壓應(yīng)力成分增加（如氧化鋁中加入氧化鋯）；（3）加入極細的彌散分布硬顆粒，使得裂紋的擴展不沿直線而沿曲線傳播（金屬中加入碳化鈦或氮化鈦）；（ 4）裂紋前端擴展時盡可能地發(fā)生較大的塑性變形，不過這與所述的金屬的本性有關(guān)二、 簡答題1. 簡述洛氏硬度試驗方法的原理、計算方法和優(yōu)缺點。答：洛氏硬度試驗方法的原理是以一定的壓力（600N 、 1000N 、 1500N）將頂角為 1200的金剛石圓錐體壓頭或直徑為1/鋼球壓入試樣表面，以殘留于表面的壓痕深度e來表示材料的硬度。洛氏硬度的計算方

9、法為：（1）對以金剛石圓錐體為壓頭、總試驗力為1500N 的 C標尺，有HRC=100- e/0.002 ；（ 2 ）對以鋼球為壓頭、總試驗力為 600N 和 1000N 的 A 和 B 標尺，有 HRA(B)=130- e/0.002。洛氏硬度試驗的優(yōu)點是：（1）因有硬質(zhì)、軟質(zhì)兩種壓頭，故適于各種不同硬質(zhì)材料的檢驗，不存在壓頭變形問題。（2）因為硬度值可從硬度機的表盤上直接讀出，故測定洛氏硬度更為簡便迅速，工效高。（3）對試件表面造成的損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗。（ 4）因加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對試驗結(jié)果的影響。洛氏硬度的缺點是：（1）洛氏硬度存在人為的定義，使得不同標

10、尺的洛氏硬度值無法相互比較，不像布氏硬度可以從小到大統(tǒng)一起來。（2）由于壓痕小，所以洛氏硬度對材料組織的不均勻性很敏感，測試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差，因而不適用具有粗大組成相(如灰鑄鐵中的石墨片 )或不均勻組織材料的硬度測定。2）什么是低溫脆性？并闡述低溫脆性的物理本質(zhì)。答：材料因溫度的降低由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔眩?沖擊吸收功明顯下降， 斷裂機理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫恚瑪嗫谔卣饔衫w維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀的現(xiàn)象，稱為低溫脆性或冷脆。低溫脆性是材料屈服強度隨溫度的下降而急劇增加、但材料的斷裂強度f 卻隨溫度變化.實用文檔較小的結(jié)果。3）切口沖擊韌性實驗?zāi)茉u定那些材料的低溫脆性？哪些材料不能用此方法檢驗和

11、評定？局限性？答：切口沖擊韌性實驗?zāi)芫C合評定缺口、 低溫和高應(yīng)變速率對對材料脆化的影響。 塑性很好的材料及表面光滑無裂紋的材料不能用此方法檢驗和評定。局限性表現(xiàn)在材料的沖擊韌性是定性的， 無法用理論公式確定，而且， 對缺口、材料缺陷敏感，不能定量研究。4）從宏觀和微觀分析為什么有些材料有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，有些沒有？答：宏觀上，體心立方中、 低強度結(jié)構(gòu)鋼明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度， 高強度度結(jié)構(gòu)鋼在很寬的溫度范圍內(nèi)， 沖擊功都很低， 沒有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 面心立方金屬及其合金一般沒有韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。微觀上，體心立方金屬中位錯運動的阻力對溫度變化非常敏感，位錯運動阻力隨溫度下降而增加，在低溫下， 該材

12、料處于脆性狀態(tài)。而面心立方金屬因滑移系較多，對溫度不敏感，故一般不顯示低溫脆性。5）材料的厚度或截面尺寸對材料的斷裂韌性有什么影響？在平面應(yīng)變斷裂韌性KIC的測試過程中， 為了保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)，對試樣的尺寸有什么要求？答：材料的斷裂韌性隨材料厚度或截面尺寸的增加而減小，因此為保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)， 對試樣在 z 向的厚度 B、在 y 向的寬度 W 與裂紋長度 a 之差（即 W- a，稱為韌帶寬度）和裂紋長度 a 設(shè)計成如下尺寸：6）高周疲勞與低周疲勞的區(qū)別是什么？并從材料的強度和塑性出發(fā)，分析應(yīng)如何提高材料的抗疲勞性能？答：高周疲勞是指小型試樣在變動

13、載荷（應(yīng)力）試驗時，疲勞斷裂壽命高于510 周次的疲勞過程。高周疲勞試驗是在低載荷、 高壽命和控制應(yīng)力下進行的疲勞。 而低周疲勞是在高應(yīng)力、短壽命、控制應(yīng)變下進行的疲勞過程。對高周疲勞，由于承受的載荷較小、常處于彈性變形范圍內(nèi)，因而材料的疲勞抗力主要取決于材料強度。于是提高的材料就可改善材料的高周疲勞抗力。而對低周疲勞， 承受的載荷常大于材料的屈服強度、 處于塑性變形內(nèi)， 因而材料的疲勞抗力主要取決于材料的塑性。于是增加材料的塑性，可提高材料的低周疲勞抗力。7）敘述區(qū)分高強鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂與氫致滯后斷裂的方法。答：應(yīng)力腐蝕與氫致滯后斷裂，雖然都是由于應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)共同作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象

14、，但可通過以下的方法進行區(qū)分：.實用文檔（ 1）利用外加電流對靜載下產(chǎn)生裂紋的時間或裂紋擴展速率的影響來判斷。當(dāng)外加小的陽極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時間的是應(yīng)力腐蝕； 當(dāng)外加小的陰極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時間的是氫致延滯斷裂。（ 2）應(yīng)力腐蝕的斷裂源在試樣的表面；而氫致開裂的斷裂源在表面以下的某一深度處。（ 3）應(yīng)力腐蝕斷口的顏色灰暗， 常有腐蝕產(chǎn)物存在；而氫致斷裂斷口一般較光亮、 沒有腐蝕產(chǎn)物或腐蝕產(chǎn)物的量很少。（ 4）應(yīng)力腐蝕的主裂紋有較多的二次裂紋存在；而氫致斷裂的主裂紋沒有分枝。8）與常溫下力學(xué)性能相比，金屬材料在高溫下的力學(xué)行為有哪些特點？答：與常溫下力學(xué)性能相比，金屬材料在高溫下的力學(xué)行為有

15、如下特點：（ 1）材料在高溫下將發(fā)生蠕變現(xiàn)象。 即在應(yīng)力恒定的情況下， 材料在應(yīng)力的持續(xù)作用下不斷地發(fā)生變形。（ 2）材料在高溫下的強度與載荷作用的時間有關(guān)了。 載荷作用的時間越長， 引起一定變形速率或變形量的形變抗力及斷裂抗力越低。（ 3）材料在高溫下工作時，不僅強度降低，而且塑性也降低。應(yīng)變速率越低，載荷作用時間越長，塑性降低得越顯著。因而在高溫下材料的斷裂，常為沿晶斷裂。（ 4）在恒定應(yīng)變條件下，在高溫下工作的材料還會應(yīng)力松弛現(xiàn)象，即材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時間而降低的現(xiàn)象。9）金屬材料在高溫下的變形機制與斷裂機制，和常溫比較有何不同?答：變形機制： 高溫下晶內(nèi)變形以位錯滑移和攀移方式交替進行，

16、晶界變形以滑動和遷移方式交替進行。常溫下，變形機制以晶內(nèi)位錯滑移為主，若滑移受到阻礙，滑移便不能進行，必須在更大切應(yīng)力作用下才能使位錯重新開動和增值。斷裂機制：高溫下，主要是沿晶斷裂，由于晶界滑動，在晶界的臺階（如經(jīng)第二相質(zhì)點或滑移帶的交截）處受阻而形成空洞，特別易產(chǎn)生在垂直于拉應(yīng)力方向的晶界上，空洞連接而發(fā)生斷裂。10）控制摩擦磨損的方法有哪些?（ 1）潤滑劑的使用：在相對運動的摩擦接觸面之間加入潤滑劑，使兩接觸面之間形成潤滑膜，變干摩擦為潤滑劑內(nèi)部分子之間內(nèi)摩擦， 從而達到減少接觸面間的摩擦、 降低材料磨損的目的。（ 2）摩擦材料的選擇：根據(jù)摩擦的具體工況（載荷、速度、溫度、介質(zhì)），選擇合

17、理的摩擦副材料（減摩、摩阻、耐磨），也可達到降低材料磨損的目的。（3）材料的表面改性或強化： 利用各種無力的、 化學(xué)的或機械的工藝手段如機械加工強化處理、表面處理（滾壓、噴九和表面化學(xué)熱處理）都可因為表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，能有效地減少材料磨損。11）氫脆可以分為哪些類型？何謂 第一類氫脆 、 第二類氫脆 、 可逆氫脆 、 不可逆氫脆 ，他們有什么特點？答：氫脆根據(jù)氫的來源可分成兩大類：第一類為內(nèi)部氫脆，它是由于金屬材料在冶煉、鍛造、 焊接或電鍍、 酸洗過程中吸收了過量的氫氣而造成的；第二類氫脆稱為環(huán)境氫脆，它是在應(yīng)力和氫氣氛或其它含氫介質(zhì)的聯(lián)合作用下引起的一種脆性斷裂，如貯氫的壓力容器中出現(xiàn)的高壓氫

18、脆。氫脆按其與外力作用的關(guān)系可分成兩大類：第一類氫脆和第二類氫脆。第一類氫脆是在負荷之前材料內(nèi)部已存在某種氫脆斷裂源。在應(yīng)力作用下裂紋迅速形成與擴展，因而隨著加載速度的增加，氫脆的敏感性增大，包括白點、氫蝕、氫化物致脆等。第二類氫脆是在負荷之前，材料內(nèi)部并不存在某種氫脆斷裂源。加載后由于氫與應(yīng)力的交互作用才形成裂紋源， 裂紋逐漸擴展而導(dǎo)致脆斷， 因而氫脆的敏感性是隨著加載速度的降低而增大，包括可逆氫脆和不可逆氫脆?？赡鏆浯嗍侵覆牧辖?jīng)低速形變變脆后，如果卸載并停留一段時間在進行正常速度變形，.實用文檔原先已脆化材料的塑性可以得到恢復(fù)。 通常高強度鋼的環(huán)境氫脆及低含氫量狀況下的內(nèi)部氫脆均屬此類。不

19、可逆氫脆是指已脆化的材料，卸載后再進行正常速度變形時，其塑性不能恢復(fù)。氫化物致脆屬此類。12）腐蝕疲勞和應(yīng)力疲勞相比有何不同？答：腐蝕疲勞和應(yīng)力疲勞相比，主要有以下不同點：（ 1）應(yīng)力腐蝕是在特定的材料與介質(zhì)組合下才發(fā)生的，而腐蝕疲勞卻沒有這個限制，它在任何介質(zhì)中均會出現(xiàn)。（ 2）對應(yīng)力腐蝕來說，有一臨界應(yīng)力強度因子KISCC ，這是材料固有的性能，當(dāng)外加應(yīng)力強度因子KI<KISCC，材料不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋擴展。但對腐蝕疲勞，即使KI<KISCC ，疲勞裂紋仍舊會擴展。（ 3）應(yīng)力腐蝕破壞時，只有一兩個主裂紋，主裂紋上有分支小裂紋，而腐蝕疲勞裂紋源有多處，裂紋沒有分支。（ 4）在

20、一定的介質(zhì)中，應(yīng)力腐蝕裂紋尖端的溶液酸度是較高的，總是高于整體環(huán)境的平均值。13）試述高溫蠕變預(yù)應(yīng)力松弛的異同點。答：蠕變是指在一定的溫度和較小的恒定外力作用下， 材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。應(yīng)力隨時間增加不斷下降的現(xiàn)象叫做應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛可看作是應(yīng)力不斷降低時的“多級 ”蠕變。14）什么是低循環(huán)疲勞、高循環(huán)疲勞？什么是應(yīng)力疲勞、應(yīng)變疲勞？答：在很高的應(yīng)力下，在很少的循環(huán)次數(shù)后，試件即發(fā)生斷裂，并有較明顯的塑性變形。一般認為，低循環(huán)疲勞發(fā)生在循環(huán)應(yīng)力超出彈性極限，疲勞壽命在0.25 到 104 或 105 次之間。因此，低循環(huán)疲勞又可稱為應(yīng)變疲勞。在高循環(huán)疲勞區(qū)，循環(huán)應(yīng)力低于彈性

21、極限，疲勞壽命長， Nf 105 次循環(huán)，且隨循環(huán)應(yīng)力降低而大大地延長。試件在最終斷裂前，整體上無可測的塑性變形，因而在宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂。在此區(qū)內(nèi)，試件的疲勞壽命長，故可將高循環(huán)疲勞稱為應(yīng)力疲勞。15）簡述布氏硬度試驗方法的原理、計算方法和優(yōu)缺點。答： a) 測試原理：用一定的壓力P將直徑為 D 的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除壓力，于是在試件表面留下壓痕（壓痕的直徑和深度分別為d和 h）。布氏硬度用單位壓痕表面積A上所承受的平均壓力表示。b) 計算方法：c) 優(yōu)缺點：優(yōu)點： 1) 分散性小，重復(fù)性好，能反映材料的綜合平均性能。2) 可估算材料的抗拉強度。缺點： 1

22、) 不能測試薄件或表面硬化層的硬度。2) 試驗過程中，常需要更換壓頭和實驗載荷，耗費人力和時間。16）解釋平面應(yīng)力和平面應(yīng)變狀態(tài)，并用應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)表述這兩種狀態(tài)。答：對薄板，由于板材較薄，在厚度方向上可以自由變形，即z=0。這種只在兩個方向上存在應(yīng)力的狀態(tài)稱為平面應(yīng)力。（2分）.實用文檔對厚板，由于厚度方向變形的約束作用，使得方向不產(chǎn)生應(yīng)變，即z=0，這種狀態(tài)稱為平面應(yīng)變。推導(dǎo)題1） 在原子平衡間距為的理想晶體中，兩原子間的作用力與原子相對位置變化x 的關(guān)系為 = msin(2 x/ ) 。如晶體斷裂的表面能為 ，彈性模量為 E，試推導(dǎo)晶體發(fā)生斷裂的理論斷裂強度。答：材料的理論結(jié)合強度，應(yīng)從原

23、子間的結(jié)合力入手，只有克服了原子間的結(jié)合力，材料才能斷裂。 兩個原子面的作用力如下圖所示?？朔嗽又g作用力的最大值，即可產(chǎn)生斷裂。這一最大值即為理論斷裂強度m。曲線上的最高點代表晶體的最大結(jié)合力，即理論斷裂強度。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示 =msin(2 x/)（ 1）式中 x為原子間位移,為正弦曲線的波長。如位移很小，則sin(2 x/)=(2 x/) ，于是 =m(2 x/)（ 2）根據(jù)虎克定律，在彈性狀態(tài)下， =E=Ex/a0(3)式中 E為彈性模量；為彈性應(yīng)變； a。為原子間的平衡距離。合并式（ 2）和（ 3），消去 x，得 m=E/2 a0(4)另一方面，晶體脆性斷裂時

24、，形成兩個新的表面，需要表面形成功2，其值應(yīng)等于釋放出的彈性應(yīng)變能，可用上圖中曲線下所包圍的面積來計算得，假定sin(2 x/)=(2 x/)。（ 5）? 由式 5和式 4得到：? m=（ E /a 0） 1/2.實用文檔2） 試用無限大板中心貫穿裂紋（裂紋長度為2a）延長線上應(yīng)力場強度分布公式y(tǒng)=KI /(2r ） 1/2 ，計算平面應(yīng)力條件下裂紋前端塑性區(qū)的真實大小。其中材料的屈服強度為 。注意，計算時需考慮應(yīng)力松弛的影響。S解：按照線彈性斷裂力學(xué)， y=KI /(2r ）1/2 ，其應(yīng)力分布如下圖中的曲線DC ；當(dāng)彈性應(yīng)力超過材料有的效屈服強度 時，便產(chǎn)生塑性變形。原始塑性區(qū)的大小r 。

25、可按下式計算：S0由 s=KI /(2 r 0 ）1/2 ，可得： r 0=1/(2） (K I / s) 2在塑性區(qū) r 范圍內(nèi)如不考慮形變強化，其應(yīng)力可視為恒定的，就等于s。但是，在高0出 s的那部分彈性應(yīng)力，（以陰影線A 區(qū)表示）勢必要發(fā)生應(yīng)力松馳。應(yīng)力松馳的結(jié)果，使原屈服區(qū)外的周圍彈性區(qū)的應(yīng)力升高，相當(dāng)于BC線向外推移到EF位置，如圖所示。應(yīng)力松馳的結(jié)果使塑性區(qū)從r 擴大到 R 。00從能量角度看，陰影線面積DBA =矩形面積BGHE ，用積分表示為：計算題.實用文檔1、已知由某種鋼材制作的大型厚板結(jié)構(gòu)（屬平面應(yīng)變），承受的工作應(yīng)力為=560MPa，板中心有一穿透裂紋（K Ia ），裂

26、紋的長度為 2a=6mm，鋼料的性能指標如下表所示。試求： a）該構(gòu)件在哪個溫度點使用時是安全的？b）該構(gòu)件在 0和 50 時的塑性區(qū)大小R。c）用作圖法求出該材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度T K。解：已知=560MPa裂紋長度為2a=6mm，于是 a=0.003mm；構(gòu)件為大型厚板結(jié)構(gòu)，屬平面應(yīng)變。a) 在 -50下，560 1000 0.56<0.6，于是有：sKI1/21/2a 56.4 MPa*m >30.0 MPa*m因此在 -50下是不安全的。在-30下，560 900 0.62>0.6，于是有：sK Ia 56.32 MPa*m1/21/21>50 MPa*m/2

27、1S42因此在 -30下是不安全的。在 0下，560 800 0.70>0.6，于是有：sK Ia1/21/2 56.88 MPa*m<90 MPa*m1/21S42因此在 0下是安全的。.實用文檔在 50下，560 700 0.80>0.6，于是有：sK Ia1/21/2 57.78 MPa*m<100 MPa*m1/21S42因此在 50下是安全的。該構(gòu)件在 0、 50下是安全的。（5 分）b) 在 0下， K I 56.88 MPa*m1/2 ， S=800MPa ，所以有：1K I2R02 2s=5.69*10-4m=0.569mm在 50下， K I 57.7

28、8 MPa*m1/2 ， S=700MPa ，所以有：1K I2R02 2s=7.65*10 -4m=0.765mm （ 5 分）c) 由 K ICCa，可求出斷裂應(yīng)力為CK IC。111C / S2a2242KIC/ S4將裂紋長度、不同溫度下的屈服強度和斷裂韌性代入上式得：-50，C 306.5MPa-30，C 497MPa0，C 886MPa50，C 1455MPa利用不同的屈服強度S 和斷裂強度C與溫度作圖，如下圖：由圖可見CT和ST 兩條曲線相交于-7 ，于是該材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度為-7。（ 3 分）.實用文檔2. 某單位擬設(shè)計一種大型的厚板構(gòu)件（屬平面應(yīng)變） ，構(gòu)件的工作應(yīng)力為 =800MPa，板中心有一穿透裂紋（K Ia ），裂紋長度為2a=4mm ?，F(xiàn)有以下的五種鋼材可供選擇，各鋼材的斷裂韌性K和屈服強度 如下表：ICS鋼 材12345（ MPa）11001200130014001500SK（ MPa*m1/2108.585.569.854.346.5）ICa）若按屈服強度計算的安全系數(shù)為n=1.4 ，試找出既能保證材料強度儲備又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材。b) 若 n=1.7 時，上述哪種材料能滿足該構(gòu)