機械失效分析與防護答案

1、中國石油大學(xué)（北京）遠程教育學(xué)院機械失效分析與防護期末復(fù)習(xí)題答案名詞解釋1、失效：構(gòu)件不能正確行使其功能。2、偏析：金屬在冷凝過程中，由于某些因素的影響形成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。3、疲勞：金屬構(gòu)件在交變載荷作用下，雖然應(yīng)力水平低于金屬材料的抗拉強度，有時甚至低于屈服極限， 但經(jīng)過一定的循環(huán)周期后， 金屬構(gòu)件發(fā)生突然斷裂， 稱為疲勞斷 裂。4、內(nèi)應(yīng)力：構(gòu)件在無外力作用下，存在于內(nèi)部并保持平衡的力。5、應(yīng)力腐蝕斷裂：材料在固定拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生的斷裂。6、 縮孔：金屬在冷凝過程中由于體積的收縮而在鑄錠或鑄件心部形成管狀（或喇叭狀） 或分散孔洞。7、斷裂：金屬構(gòu)件在應(yīng)力作用下材料分

2、離為互不相連的兩個或兩個以上部分的現(xiàn)象。8、應(yīng)力集中：零件截面有急劇變化處，引起局部地區(qū)的應(yīng)力高于零件受到的平均應(yīng)力的現(xiàn)象。9、痕跡：構(gòu)件失效時，由于力學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等環(huán)境因素單獨或協(xié)同作用，并在構(gòu)件表面或表面層留下了某種標(biāo)記，稱為痕跡。填空題1、 NSR越小，表示材料對缺口的敏感性越大 。2、 金屬構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂時的微觀形貌包括河流花樣、扇形花樣、魚骨狀花樣等。3、 金屬材料的斷裂過程分為裂紋的萌生、裂紋的擴展和斷裂三個階段。4、 金屬構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形失效的原因是過載 。5、 帶缺口的韌性斷裂斷口的宏觀形貌為：a代表纖維區(qū)、b代表 最終斷裂區(qū) 、c 代表放射區(qū)。b缺口a）有堿口圓棒試

3、樣6、構(gòu)件失效后，對其進行失效分析前，需要對斷口進行保護，目的是防止搬運過程中的機械損傷 和化學(xué)損傷。7、構(gòu)件產(chǎn)生裂紋的部位比較特殊，可能因為構(gòu)件局部結(jié)構(gòu)形狀引起，也可能與材料缺陷有關(guān)，主要歸結(jié)于應(yīng)力因素。8、 構(gòu)件中的夾雜物按其變形能力分脆性夾雜物、塑性夾雜物和半塑性夾雜物。9、 金屬構(gòu)件發(fā)生高溫氧化時，其表面生成的氧化膜是半導(dǎo) ，既能電子導(dǎo)電，又能離子導(dǎo)電。10、 金屬構(gòu)件發(fā)生失效時，有起始態(tài)、中間態(tài)和完成態(tài)，一般以失效的_起始態(tài)為分 析重點。11、 平面應(yīng)變斷裂韌性 Ke表示在平面應(yīng)變條件下材料抵抗裂紋擴展 的能力12、 金屬構(gòu)件在自然條件下發(fā)生的腐蝕包括_ 土壤腐蝕、海水腐蝕和大氣腐蝕

4、。13、 典型零件的選材一般遵循的原則有使用性原則、_工藝性原則_和經(jīng)濟性原則。14、 失效構(gòu)件進行理化檢驗遵循的原則是先不破壞性或少破壞性檢測，再做破壞性 檢測。15、 構(gòu)件進行磁粉檢測后，要求檢測對象具有鐵磁性 。16、 光滑圓棒狀拉伸試樣斷口三要素包括纖維區(qū) 、 放射區(qū) 和 剪切唇 。17、 疲勞斷口的微觀特征有 _疲勞輝紋 _、輪胎壓痕花樣。18、 金屬構(gòu)件產(chǎn)生彈性變形失效的原因有過載、超溫和材料變質(zhì)。19、構(gòu)件發(fā)生韌性斷裂時，當(dāng)材料含有較多的第二相質(zhì)點或夾雜物時，形成的韌窩數(shù)量 較多，且 較淺 。20、 金屬構(gòu)件失效過程的特點包括不可逆性、有序性、不穩(wěn)定性和積累性 。21、 從宏觀看

5、，裂紋的走向是由應(yīng)力原則 和強度原則決定的。22、 構(gòu)件進行磁粉檢測后，還保留剩余磁性，影響使用，必須退磁 處理。23、 疲勞斷口中，用肉眼或低倍放大鏡觀察疲勞區(qū)中磨得最亮的地方是疲勞源 。24、痕跡形成的三要素包括造痕物、留痕物和發(fā)生相互接觸25、對于帶缺口的圓棒狀拉伸試樣的斷口而言，由于缺口處存在應(yīng)力集中，裂紋在此處萌生和擴展。26、高溫作用下，金屬構(gòu)件常見的變形失效包括蠕變 和 應(yīng)力松弛。三、選擇題I、 按照產(chǎn)品的失效形態(tài)對金屬構(gòu)件失效形式進行分類，包括過量變形失效、（B ）失 效、表面損傷失效。A.疲勞B.斷裂C. 腐蝕D.磨損2、金屬在鍛造及軋制過程中容易產(chǎn)生的內(nèi)部阻止缺陷有粗大的魏

6、氏體組織、網(wǎng)絡(luò)狀碳化物和（D）。A.夾渣 B. 冷裂紋 C. 折疊 D.表層脫碳3、 構(gòu)件發(fā)生斷裂時，判別其主裂紋的方法有T形法、（A ）、變形法和氧化法。A.分枝法B. 應(yīng)力原則C.痕跡法D. 金相法4、消除殘余應(yīng)力的方法有去應(yīng)力退火、回火或自然時效處理以及（C ）。A.振動法B.錘擊法 C. 機械法 D.噴丸強化5、失效分析測試技術(shù)的選用原則是（ C ）、有效性、可能性和經(jīng)濟性。A.重現(xiàn)性 B. 簡單性 C. 可信性 D.直觀性6、金屬構(gòu)件發(fā)生微孔聚集型韌性斷裂時，觀察微觀特征發(fā)現(xiàn)斷口表面有大量的韌窩，形狀有（A ）、剪切形和撕裂形。A. 等軸形B.橢圓形 C. 圓形7、 腐蝕電池的工作過

7、程包括陽極過程、陰極過程和（A ）。A. 電流的流動 B. 離子的流動 C.電解質(zhì)溶液D. 電子的流動8、裂紋擴展的三種基本類型是（ A ）、滑移型、撕裂型。A. 張開型 B. 剪切型 C. 拋物型 D. 等軸型9、 構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂時，其斷口與與主應(yīng)力成（A ）。A. 90° B. 60° C. 45°D.30°10、超聲波檢測對（B ）敏感，對單個氣孔檢出率低。A. 線缺陷 B. 面狀缺陷 C.體積型缺陷II、構(gòu)件發(fā)生韌性斷裂時，其宏觀斷口為暗灰色纖維狀，無閃爍金屬光澤，斷口與與主 應(yīng)力成（D ）。A. 90B. 30C. 60D. 4512、在焊接

8、生產(chǎn)中遇到的裂紋是多種多樣的，根據(jù)裂紋產(chǎn)生本質(zhì)看，有熱裂紋、再熱裂 紋、（B ）和層狀撕裂四類。A.縱向裂紋 B. 冷裂紋 C. 夾渣 D. 橫向裂紋四、簡答下列問題1. 根據(jù)下圖敘述韌性材料斷口的形成過程。并說明何為平面應(yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)。Z方向的應(yīng)力為零，（T z = 0z方向的位移被束縛，即1、（ a）頸縮 （b）空穴形成（c）空穴長大形成裂紋（d）裂紋擴展（e）最終斷裂形成杯錐斷口平面應(yīng)力狀態(tài)：裂紋尖端處于二向應(yīng)力狀態(tài)，如薄板受力，其平面應(yīng)變狀態(tài)：裂紋尖端處于三向應(yīng)力狀態(tài)，如厚板受力，其 £ z = 0 , 有z方向的應(yīng)力,2. 下圖為疲勞斷口示意圖，試說明a、b和c分別

9、代表哪個區(qū)域。 當(dāng)斷口有多個疲勞源萌2、a:疲勞裂紋萌生區(qū)b:疲勞裂紋擴展區(qū)c:最終斷裂區(qū)起裂點的判定：有多個裂紋源時，疲勞條紋密度大，比較光澤明亮的為最初的。b區(qū)為疲勞裂紋擴展區(qū)，其宏觀特征表現(xiàn)為沙灘狀花樣或貝殼狀花樣。3、簡述構(gòu)件中的裂紋擴展應(yīng)遵循的原則。在一般情況下，當(dāng)材質(zhì)比較均勻時，應(yīng)力原則起主導(dǎo)作用，裂紋按應(yīng)力原則擴展； 當(dāng)材質(zhì)存在明顯的不均勻性時，裂紋按強度原則擴展，強度原則起主導(dǎo)作用； 當(dāng)應(yīng)力原則和強度原則一致時，無疑裂紋將沿著一致的方向擴展。這就是存在于最大應(yīng) 力部位的缺陷對裂紋產(chǎn)生的影響很大的原因。4、簡述宏觀腐蝕電池的類型。異種金屬接觸電池（電偶電池） ；濃差電池；溫差電池

10、。5、簡述降低構(gòu)件應(yīng)力集中的措施。1）從強化材料方面降低應(yīng)力集中的作用：表面熱處理強化、薄殼淬火、噴丸強化、滾壓強化2）從設(shè)計方面降低應(yīng)力集中系數(shù)：變截面部位的過渡、根據(jù)零件的受力方向和位置選 擇適當(dāng)?shù)拈_孔部位、在應(yīng)力集中區(qū)附近的低應(yīng)力部位增開缺口和圓孔6、簡述構(gòu)件中的夾雜物為何會形成裂紋源。1）夾雜物造成鋼材局部應(yīng)力集中；2）夾雜物本身斷裂；3）夾雜物與基體交界面產(chǎn)生斷裂而成為裂紋源。7、簡述斷口三要素的作用及影響因素。1）確定裂紋源位置；2）確定裂紋擴展方向；3）根據(jù)三要素所占比例大小，粗略評價材料機械性能。影響因素：零件形狀；試驗溫度；加載速率8、簡述構(gòu)件中形成微觀腐蝕電池的原因。原因：

11、金屬表面的電化學(xué)不均勻性。金屬化學(xué)成分不均勻性； 組織結(jié)構(gòu)的不均勻性；物理狀態(tài)的不均勻性； 金屬表面膜的不完整性；9、簡述殘余應(yīng)力的產(chǎn)生途徑。熱處理殘余應(yīng)力；表面化學(xué)熱處理引起的殘余應(yīng)力；焊接殘余應(yīng)力；鑄造殘余應(yīng)力；涂 鍍層引起的殘余應(yīng)力；切削加工殘余應(yīng)力10、簡述痕跡分析的程序。發(fā)現(xiàn)和顯現(xiàn)痕跡；提取、固定、顯現(xiàn)、清洗、記錄和保存痕跡；鑒定痕跡；模擬再現(xiàn)痕跡；綜合分析11、簡述斷口分析有哪些依據(jù)。 斷口的顏色及光澤；斷口上的花紋；斷口上的粗糙度；斷口與最大正應(yīng)力的交角；斷 口上的冶金缺陷12、簡述構(gòu)件發(fā)生彈性變形和塑性變形的區(qū)別。彈性變形的特點： 可逆性、 單值性、變形量很小； 塑性變形的特點：不可逆性、變形量不恒定、慢速變形、伴隨材料性能的變化13、某管道公司在安裝一長輸管線的法蘭時，法蘭開裂，裂紋長約三分之二周長，距環(huán)焊縫有一定距離。該法蘭材質(zhì)為 i6Mn宏觀斷口分析發(fā)現(xiàn)斷口表面呈現(xiàn)閃閃發(fā)光的小刻 面，沒有明顯的塑性變形現(xiàn)象。請根據(jù)失效分析程序制定一失效分析方案，如何才能 確定該法蘭斷裂原因。根據(jù)宏觀斷口分析發(fā)現(xiàn)斷口表面呈現(xiàn)閃閃發(fā)光的小刻面， 沒有明顯的塑性變形現(xiàn)象可以 初步判斷法蘭為脆性斷裂。具體分析步驟大