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

1、材料力學(xué)性能課后答案機(jī)械工業(yè)出版社2008第2版第一章單向靜拉伸力學(xué)性能解釋下列名詞。1彈性比功：金屬材料吸收彈性變形功的能力，一般用金屈開始塑性變形前單位體枳吸收的最大彈性變形功表示。滯彈性：金屬材料在彈性范刖內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生附加艸性應(yīng)變的現(xiàn)象稱為滯彈性，也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷下吸收不町逆變形功的能力稱為循壞韌性。包申格效應(yīng)；金屈材料經(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(zhǎng)應(yīng)力増加：反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。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面。&塑性：金屈材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（犁性）變

2、形的能力。韌性：指金屈材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。解理臺(tái)階：半解理裂紋與螺型位錯(cuò)相遇時(shí)，便形成一個(gè)高度為b的臺(tái)階。河流花樣；解理臺(tái)階沿裂紋前端滑動(dòng)而相互匯合，同號(hào)臺(tái)階柑!匯合長(zhǎng)大，當(dāng)匯合臺(tái)階高度足夠大時(shí)，便成為河流花樣。是解理臺(tái)階的一種標(biāo)志。解理面：是金屈材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(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。穿晶斷裂：穿晶斷裂的裂紋穿過晶內(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(kuò)展，多數(shù)是脆性斷裂。韌脆轉(zhuǎn)變：具有一定韌性的金屈材料當(dāng)?shù)投∧骋粶囟赛c(diǎn)時(shí)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂方式宙原來

3、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(shí)，可能岀現(xiàn)加載線與卸載線不重合、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)韌性等2、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義.答：E彈性模雖G切變模量規(guī)定殘余仲長(zhǎng)應(yīng)力bo?屈服強(qiáng)度5gt金屬材料拉伸時(shí)最大應(yīng)力下的總伸長(zhǎng)率n應(yīng)變破化指數(shù)P153、金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？答：主要決定丁原子木性和晶格類型。合金化、熱處理、冷職性變形等能夠改變金屈材料的組織形態(tài)和晶粒大小，但是不改變金屈原子的木性

4、和晶格類型。組織雖然改變了，凍子的木性和晶格類型未發(fā)生改變，故彈性模雖對(duì)組織不敏感。【P4】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(zhǎng)曲線圖上的區(qū)別？為什么？5、決定金屬屈服強(qiáng)度的因素有哪些？P121答：內(nèi)在因索：金屈木性及晶格類型、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。為什么脆性斷裂最危險(xiǎn)？（P21答：韌性斷裂是金屬材料斷裂就產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個(gè)緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷地消耗能雖：而脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很大。7、剪切

5、斷裂與解理斷裂都是穿晶斷裂，為什么斷裂性質(zhì)完全不同？【P23】答：剪切斷裂是在切應(yīng)力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離，一般是韌性斷裂，而解理斷裂是在正應(yīng)力作用以極快的速率沿一定晶體學(xué)平而產(chǎn)生的穿晶斷裂，解理斷裂通常是脆性斷裂。8、何謂拉伸斷口三要素？形響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成，即所謂的斷口特征三要索。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對(duì)位置，岡試樣形狀、尺寸和金屈材料的性能以及試驗(yàn)溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化。答: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答:只適用于脆性固體，也就是

6、只適用丁那些裂紋尖端塑性變形可以忽略的惜況。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)材料或工件所承受的最大切應(yīng)力T利最大正應(yīng)力比值，即:a=厶竺=56【新書P39舊書P46%25-0.5（6+6）（2）缺口效應(yīng)絕大多數(shù)機(jī)件的橫截面都不是均勻而無變化的光滑體，往往存在截面的急劇變化，如鍵槽、油孔、軸肩、螺紋、退刀榊及焊縫等，這種截面變化的部分町視為“缺口”，宙丁缺口的存在，在載荷作用下缺口截而上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，產(chǎn)生所謂的缺口效應(yīng)?！綪44P53（3）缺口敏感度一口試樣的抗拉強(qiáng)度（Tz的與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度J、的比值，稱為缺口NSR=f敏感度，即：

7、Ob【P47P55（4）布氏li更度用鋼球或駛質(zhì)合金球作為壓頭，采用單位而積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度?！綪49P585）洛氏li更度采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)雖壓痕深度所表示的硬度【P51P60】。（6）維氏li更度以兩相對(duì)面夾角為136=的金剛石四棱錐作壓頭，采用單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度。P53P62（7）努氏鎖度采用兩個(gè)對(duì)面角不等的四棱錐金剛石壓頭，宙試驗(yàn)力除以壓痕投影面積得到的硬度。8）肖氏喚度一采動(dòng)載荷試驗(yàn)法，根據(jù)垂錘回跳高度表證的金屈硬度。（9）里氏鎖度采動(dòng)載荷試驗(yàn)法，根據(jù)重錘回跳速度表證的金屈硬度。二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義（1）0-bc材料的抗壓

8、強(qiáng)度【PHP48（2）abb材料的抗彎強(qiáng)度【P，12P50（3）ts材料的扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)P44P52（4）tb材料的抗扭強(qiáng)度P44P52（5）abn材料的抗拉強(qiáng)度【P47P55（6）NSR材料的缺口敏感度P47P55（7）HBW壓頭為硬質(zhì)合金球的材料的布氏i更度【P19P58（8）HRA材料的洛氏li更度P52P61（9）HRB材料的洛氏ii更度P52P61（10）HRC材料的洛氏鎖度P52P61（11）HV材料的維氏li更度P53P62試綜合比較單向拉伸.壓縮、彎曲及扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。試驗(yàn)方法1特點(diǎn)應(yīng)用范圍拉伸溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速率確定，采用光滑圓柱試樣，試驗(yàn)簡(jiǎn)單，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)較硬

9、。塑性變形抗力和切斷強(qiáng)度較低的塑性材料。壓縮應(yīng)力狀態(tài)軟，一般都能產(chǎn)生塑性變形，試樣常沿與軸線呈45方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷持征。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(jiǎn)單，操作方便：不存在拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣軸線與力偏斜問題，沒有附加應(yīng)力影響試驗(yàn)結(jié)果，町川試樣彎曲撓度顯示材料的瑕性：彎曲試樣表面應(yīng)力最大，町靈敏地反映材料表面缺陷。測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低m性材料的強(qiáng)度和顯示塑性的墾別。也常用比較和鑒別滲碳和表面淬火等化學(xué)熱處理機(jī)件的質(zhì)量和性能。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8,比拉伸時(shí)大，易丁顯示金屈的劇性行為：試樣在整個(gè)長(zhǎng)度上的教性變形時(shí)均勻，沒有緊

10、縮現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)大塑性變形魚下的試驗(yàn)：較能敏感地反映出金屈表面缺陷和及表而硬化層的性能：試樣所承受的最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力大體相等用來研究金屬在熱加丁條件下的流變性能和斷裂性能，評(píng)定材料的熱壓力加工型，并未確定生產(chǎn)條件下的熱加工工藝參數(shù)提供依據(jù)：研究或檢驗(yàn)熱處理工件的表而質(zhì)就和各種表面強(qiáng)化工藝的效果。試述脆性材料彎Illi試驗(yàn)的特點(diǎn)及其應(yīng)用。五、峽口試樣拉伸時(shí)的應(yīng)力分布有何特點(diǎn)？【P45P53在彈性狀態(tài)下的應(yīng)力分布：薄板：在缺口根部處丁單向拉應(yīng)力狀態(tài)，在板中心部位處丁兩向拉伸平面應(yīng)力狀態(tài)。厚板：在缺口根部處丁兩向拉應(yīng)力狀態(tài)，缺口內(nèi)側(cè)處三向拉伸平面應(yīng)變狀態(tài)。無論脆性材料或職性材料，都因機(jī)件上的缺口

11、造成兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中而產(chǎn)生脆性傾向，降低了機(jī)件的使用安全性。為了評(píng)定不同金屈材料的缺口變脆傾向，必須采用缺口試樣進(jìn)行掙載力學(xué)性能試驗(yàn)。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(yàn)的特點(diǎn)。偏斜拉伸試驗(yàn)：在拉伸試驗(yàn)時(shí)在試樣與試驗(yàn)機(jī)夾頭之間放一墊圈，使試樣的軸線與拉伸力形成一定角度進(jìn)行拉伸。該試驗(yàn)用丁檢測(cè)螺栓一類機(jī)件的安全使用性能。光滑試樣軸向拉伸試驗(yàn)：截面上無應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力分布均勻，僅在頸縮時(shí)發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變。缺口試樣軸向拉伸試驗(yàn)：缺口截面上出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，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。偏斜拉

12、伸試驗(yàn)：試樣同時(shí)承受拉仲和彎曲載荷的復(fù)合作用，其應(yīng)力狀態(tài)更“%更”，缺口截面上的應(yīng)力分布更不均勻，更能顯示材料對(duì)缺口的敏感性。七、試說明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。P49P57原理布氏駛度：用制球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位面積所承受的試驗(yàn)力。洛氏駛度：采用金剛石圓錐體或小淬火制球作壓頭，以測(cè)雖壓痕深度。維氏駛度：以兩相對(duì)面夾角為136。的金剛石四棱錐作壓頭，計(jì)算單位面積所承受的試驗(yàn)力。布氏駛度優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)一般采用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕而枳比較大。壓痕大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其駛度值能反映金屈在較大范I制內(nèi)乞紐成相得平均性能：另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)

13、是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：對(duì)不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕直徑的測(cè)蛍也絞麻煩，因而用丁Il動(dòng)檢測(cè)時(shí)受到限制。洛氏駛度優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工件上進(jìn)行試驗(yàn)：采用不同標(biāo)尺町測(cè)雖各種軟駛不同的金屈和厚薄不一的試樣的硬度，因而廣泛用丁熱處理質(zhì)雖檢測(cè)。缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性澄：若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測(cè)破度值重復(fù)性墾，分散度大：此外用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。維氏硬度優(yōu)點(diǎn)：不存在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)力F與壓頭直徑DZ間所規(guī)定條件的約束，也不存在洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的破度值無法統(tǒng)一的帰端：維氏鎖度試驗(yàn)時(shí)不僅試驗(yàn)

14、力町以任意取，而且壓痕測(cè)厳的楮度較高，鎖度值絞為準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是破度值需要通過測(cè)雖壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度后才能進(jìn)行計(jì)算或査表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。八今有如下零件和材料需要測(cè)定硬度，試說明選擇何種硬度實(shí)驗(yàn)方法為宜。（1）滲碳層的破度分布；（2）淬火鋼：（3）灰鑄鐵：（4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏休：（5）儀表小黃銅齒輪：（6）龍門刨床導(dǎo)軌：（7）滲氮層：（8）高速鋼刀具：（9）退火態(tài)低碳鋼：（10）硬質(zhì)合金。（1）滲碳層的破度分布一一HK或-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殘余奧氏休顯微HV或者HK（5）儀表小黃銅齒輪HV（6）龍門刨床導(dǎo)軌HS（肖氏

15、硬度）或HL俚氏硬度）（7）滲氮層HV（8）高速鋼刀具HRC（9）退火態(tài)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：材料在沖擊載荷作用下吸收型性變形功和斷裂功的能力。（P57沖擊韌度：U形缺口沖擊吸收功備除以沖擊試樣缺口底部截面積所得之商，稱為沖擊韌度，aku=Aku/S（J/cm2）,反應(yīng)了材料抵抗沖擊載荷的能力，用a血表示。P57注釋/P67沖擊吸收功：缺口試樣沖擊彎曲試驗(yàn)中，擺錘沖斷試樣失去的位能為mgHmgH2。此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功，以每表示，單位為八P57/P67低溫脆性：體心立方晶體金屈及合金或某些密排六方晶休金屬及其合金，特

16、別是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（鐵索體-珠光體鋼），在試驗(yàn)溫度低丁某一溫度tk時(shí)，會(huì)III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)理宙微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。韌性溫度儲(chǔ)備：材料使用溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。二、（1）血：沖擊吸收功。含義見上面。沖擊吸收功不能頁正代表材料的韌脆程度，但宙丁它們對(duì)材料內(nèi)部組織變化十分敏感，而且沖擊彎曲試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便易行，被廣泛采用。Av（CVN）：V型缺口試樣沖擊吸收功.Ab：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(yàn)溫度下

17、，三個(gè)區(qū)之間的相對(duì)而枳不同。溫度下降，纖維區(qū)而積突然減少，結(jié)晶區(qū)面積突然增大，材料由韌變脆。通常取結(jié)晶區(qū)而積占整個(gè)斷口面枳50%時(shí)的溫度為tk,并記為50%FATT.或FATT50%.t50（新|$P61,IH15P71）或:結(jié)晶區(qū)占整個(gè)斷口面積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定義的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，稱為無型性或零犁性轉(zhuǎn)變溫度。（4）FIE:以低階能和高階能平均值對(duì)應(yīng)的溫度定義仁，記為FTE（5）FTP:以高階能對(duì)應(yīng)的溫度為認(rèn)，記為FTP四、試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素低溫脆性的物理木質(zhì)：宏觀上對(duì)丁那些有低溫脆性現(xiàn)彖的材料，它們的屈服強(qiáng)度會(huì)隨溫度的降低

18、急劇增加，而斷裂強(qiáng)度隨溫度的降低而變化不大。當(dāng)溫度降低到某一溫度時(shí)，屈服強(qiáng)度增大到高丁斷裂強(qiáng)度時(shí),在這個(gè)溫度以下材料的屈服強(qiáng)度比斷裂強(qiáng)度大，因此材料在受力時(shí)還未發(fā)生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。從微觀機(jī)制來看低溫脆性與位錯(cuò)在晶體點(diǎn)陣中運(yùn)動(dòng)的阻力有關(guān)，當(dāng)溫度降低時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力増大，原子熱激活能力下降，因此材料屈服強(qiáng)度增加。影響材料低溫脆性的因索有（P63,P73）：晶休結(jié)構(gòu)：對(duì)稱性低的休心立方以及密排六方金屈、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢(shì)明顯，塑性墾?；瘜W(xué)成分：能夠使材料駛度，強(qiáng)度提高的雜質(zhì)或者合金元索都會(huì)引起材料塑性和韌性變基，材料脆性提高。顯微組織：晶粒大小，細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提高材料的強(qiáng)

19、度和瑕韌性。岡為晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)減少，有利丁降低應(yīng)力集中：同時(shí)晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。金相組織：較低強(qiáng)度水平時(shí)強(qiáng)度相等而組織不同的鋼，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏休回火組織次之，片狀珠光體組織最基。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對(duì)鋼的脆性有垂要影響，當(dāng)其尺寸增大時(shí)均使材料韌性下降,韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。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、耒焊透、錯(cuò)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

20、材料有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而另外一些材料則沒有？宏觀上，體心立方中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼隨溫度的降低沖擊功急劇下降，具有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。而高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在很寬的溫度范削內(nèi)，沖擊功都很低，沒有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。面心立方金屈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(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力對(duì)溫度變化菲常敏感，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力隨溫度下降而增加，在低溫下，該材料處丁脆性狀態(tài)。而面心立方金屈因位錯(cuò)寬度比較大，對(duì)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)象有關(guān)，對(duì)低磯制施加一高速到高丁屈服強(qiáng)度時(shí)，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(shí)間）才開始塑性變形，這種現(xiàn)線稱為遲

21、屈服現(xiàn)象。宙丁材料在孕育期中只產(chǎn)生彈性變形，沒有塑性變形消耗能雖，所以有利丁裂紋擴(kuò)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)力幅aa：（Fa=l/2（amax-。min）p95/pl08平均應(yīng)力aM：dm=l/2（dmax+（Tmm）p95/plO7應(yīng)力比r：r=（rmm/（rmaxp95/pl08疲勞源：是疲勞裂紋萌生的策源地，一般在機(jī)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)的最大特征，一般認(rèn)為它是I1J載荷變動(dòng)引起的，是裂紋前沿線留下的狐狀臺(tái)階痕跡。P97/pllO疲勞條帶：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略程彎Illi并相互平行的溝榊花樣，稱為疲

22、勞條帶（疲勞輝紋，疲勞條紋）P113/P132駐留滑移帶：用電解拋光的方法很難將C產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對(duì)式樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又會(huì)在原處再現(xiàn)，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。P111AK:材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率不僅與應(yīng)力水平有關(guān)，而且與當(dāng)時(shí)的裂紋尺寸有關(guān)。AK是由應(yīng)力范幽（T和a復(fù)合為應(yīng)力強(qiáng)度因子范|半|,AK=Kjnax-Kmin=Y（rmaxVa-Y（rminJa=YAOJa.plO5/pl2Oda/dN：疲勞裂紋擴(kuò)展速率，即每循環(huán)一次裂紋擴(kuò)展的距離。P105疲勞壽命：試樣在交變循壞應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生破壞前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循壞次數(shù)p102/p117過戟損

23、傷：金屈在高丁疲勞極限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小，就造成了過載損傷。P102/pll7揭示下列疲勞性能指標(biāo)的意義疲勞強(qiáng)度0-1.0-P,T-1,0-IN,P99,100,103/pl14d-1：對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)作用下的彎曲疲勞極限：a-p：對(duì)稱拉壓疲勞極限：T-1:對(duì)稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限：（T-1N:缺口試樣在對(duì)稱應(yīng)力循壞作用下的疲勞極限。疲勞缺口敏感度qfP103/pll8金屈材料在交變載荷作用下的缺口敏感性，常用疲勞缺口敏感度來評(píng)定。Qf=（Kf-l）/（kt-1）中Kt為理論應(yīng)力集中系數(shù)J1大丁一，Kf為疲勞缺口系數(shù)。Kf=（r-l）/（7-IN）過載損傷界P102,10

24、3/pllT由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)出不同過載應(yīng)力水平和相應(yīng)的開始降低疲勞壽命的應(yīng)力循環(huán)周次，得到不同試驗(yàn)點(diǎn)，連接各點(diǎn)便得到過載損傷界。疲勞門檻值A(chǔ)KthP105/pl20在疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線的I區(qū)，當(dāng)AKAKth時(shí)，da/dN0,疲勞裂紋才開始擴(kuò)展。岡此，AKth是疲勞裂紋不擴(kuò)展的AK臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值。試述金屬疲勞斷裂的特點(diǎn)P96/P109（1）疲勞是低應(yīng)力循壞延時(shí)斷裂，機(jī)具有壽命的斷裂（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對(duì)缺陷（缺口，裂紋及組織缺陷）十分敏感試述疲勞宏觀斷口的特征及其形成過程（新書P96為8及PPT,舊書P109111）答：典型疲勞斷口具有三個(gè)形貌不同的區(qū)域一疲勞源、疲勞區(qū)

25、及瞬斷區(qū)。（1）疲勞源是疲勞裂紋筋生的策源地，疲勞源區(qū)的光亮度最大，岡為這里在整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過程中斷面不斷摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源的貝紋線細(xì)小。（2）疲勞區(qū)的疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域，是判斷疲勞斷裂的重要特征證據(jù)。特征是：斷口比較光滑并分布有貝紋線。斷口光滑是疲勞源區(qū)域的延續(xù)，但其程度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱。貝紋線是宙載荷變動(dòng)引起的，如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的開動(dòng)與停歇，偶然過載引起的載荷變動(dòng)，使裂紋前沿線留下了弧狀臺(tái)階痕跡。（3）瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)快速擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域。其斷口比疲勞區(qū)粗糙，脆性材料為結(jié)晶狀斷口，韌性材料為纖維狀斷口。&試述疲勞圖的意義、建立及用途。（新書P10P

26、102,10書答：定義：疲勞圖是各種循環(huán)疲勞極限的集合圖，也是疲勞曲線的另一種表達(dá)形式。意義：很多機(jī)件或構(gòu)件是在不對(duì)稱循環(huán)載荷下工作的，岡此還需知道材料的不對(duì)稱循環(huán)疲勞極限，以適應(yīng)這類機(jī)件的設(shè)計(jì)和選材的需要。通常是用工程作圖法，宙疲勞圖求得乞種不對(duì)稱循環(huán)的疲勞極限。以不同應(yīng)力比工條件下將7喚表示的疲勞即為q氐疲勞圖。其兒何關(guān)系為:建立：這種圖的縱坐標(biāo)以0；表示，橫坐標(biāo)以bg表示。然后,極限0；分解為以不同應(yīng)力比工條件下將7喚表示的疲勞即為q氐疲勞圖。其兒何關(guān)系為:（JT（niax_1ftana=-f=氐亍何甲+”込1+1（用途）：我們知逍應(yīng)力比工，將其代入試中，即可求得tana和Q,而后從坐標(biāo)

27、原點(diǎn)o引直線，令其與橫坐標(biāo)的夾角等丁V值，該直線與曲線ABC相交的交點(diǎn)B便是所求的點(diǎn)其縱.橫坐標(biāo)之和，即為相應(yīng)工的疲勞極限%o-lB=+aniBo2、5喚（）一。；1疲勞圖建立：這種圖的縱坐標(biāo)以5皿或表示，橫坐標(biāo)以氣表示。然后將不同應(yīng)力比M下的疲勞極限.分別以；u）和表示丁上述坐標(biāo)系中，就形成這種疲勞圖。兒何關(guān)系為：tana=nxrntana=nxrn（用途）：我們只要知道應(yīng)力比工，就町代入上試求得tan和而后從坐標(biāo)原點(diǎn)o引一直線oh,令其與橫坐標(biāo)的夾角等Ta,該直線與曲線AHC相交的交點(diǎn)H的縱坐標(biāo)即為疲勞極限。8.試述影響疲勞裂紋擴(kuò)展速率的主要因素。（新書P107109,10書P123=25

28、）答：1.應(yīng)力比工（或平均應(yīng)力氣）的影響：答：1.應(yīng)力比工（或平均應(yīng)力氣）的影響：Forman提出:da_c(AK)ndN(l-r)Kc-AKdada殘余壓應(yīng)力因會(huì)減小r而降低和升高，對(duì)疲勞壽命有利：而殘余拉應(yīng)力因會(huì)增大，使而升高和AKm降低，對(duì)疲勞壽命不利。2、過載峰的影響：偶然過載進(jìn)入過載損傷區(qū)內(nèi)，使材料受到損傷并降低疲勞壽命。但若過載適當(dāng)，有時(shí)反而是有益的。材料組織的影響：晶粒大?。壕ЯＴ酱执?，KAK.值越高，色越低，對(duì)疲勞壽命越有利。組織:dN鋼的含磯蛍越低，鐵索體含雖越多時(shí)，KAK值就越高。當(dāng)鋼的淬火紐織中存在一定雖的殘余奧氏體和貝氏體等韌性組織時(shí)，可以提高鋼的AKtil,降低。噴丸

29、處理：噴丸強(qiáng)化也能提AKtit.dN9.試述疲勞微觀斷口的主要特征.（新書P113114,IH書P132）答：斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱疲勞條帶（疲勞條紋、疲勞粋紋）。疲勞條帶是疲勞斷口最典型的微觀特征?；葡刀嗟拿嫘牧⒎浇鹎淦跅l帶明顯：滑移系少或紐織父雜的金屈，英疲勞條帶短窄而紊亂。疲勞裂紋擴(kuò)展的型性鈍化模型（Laird模型）:圖中（a）,在交變應(yīng)力為零時(shí)裂紋閉合。圖（b）,受拉應(yīng)力時(shí)，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，須性變形區(qū)擴(kuò)大，裂紋尖端張開呈半圓形，裂紋停止擴(kuò)展。由丁塑性變形裂紋尖端的應(yīng)力集中減小，裂紋停止擴(kuò)展的過程稱為

30、“塑性鈍化”圖（d）,當(dāng)應(yīng)力變?yōu)閴嚎s應(yīng)力時(shí)，滑移方向也改變了，裂紋尖端被壓彎成“耳狀”切口。圖（e）,到壓縮應(yīng)力為最大值時(shí)，裂紋完全閉合，裂紋尖端又宙鈍變銳，形成一對(duì)尖角。12.試述金屬表面強(qiáng)化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。（新書P1171118,舊書P1351136）答：表而強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)還能提高機(jī)件表面的強(qiáng)度和%更度。這兩方而的作用都能提高疲勞強(qiáng)度。表面強(qiáng)化方法，通常有表而噴丸、滾壓、表而淬火及表面化學(xué)熱處理等。（1）表面噴丸及滾壓噴丸是用壓縮空氣將堅(jiān)硬的小彈丸高速噴打向機(jī)件表面，使機(jī)件表面產(chǎn)生局部形變硬化：同時(shí)岡犁變層周刖的彈性約束，又在塑變層內(nèi)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。表而滾

31、壓和噴丸的作用相似，只是其壓應(yīng)力層深度較大，很適丁大工件：而且表而粗糙度低，強(qiáng)化效果更好。（2）表面熱處理及化學(xué)熱處理他們除能使機(jī)件獲得表硬心韌的綜合力學(xué)性能外，還町以利用表面紐織相變及紐織應(yīng)力、熱應(yīng)力變化，使機(jī)件表面層獲得高強(qiáng)度和殘余壓應(yīng)力，更有效地提高機(jī)件疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。13試述金屬的硬化與軟化現(xiàn)象及產(chǎn)生條件。金屈材料在恒定應(yīng)變范惘循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應(yīng)力不斷増加，即為循環(huán)硬化。金屈材料在恒定應(yīng)變范惘循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應(yīng)力逐漸減小，即為循環(huán)軟化。金屈材料產(chǎn)生循環(huán)駛化與軟化取決r材料的初始狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特性以及應(yīng)變幅和溫度等。循環(huán)硬化和軟化與db/(TS有關(guān)：ab/(Ts1

32、.4,表現(xiàn)為循環(huán)破化：ab/(Ts1.2,表現(xiàn)為循環(huán)軟化：1.2(rb/asl駛化。退火狀態(tài)的塑性材料往往表現(xiàn)為循環(huán)映化，加工駛化的材料表現(xiàn)為循環(huán)軟化。循環(huán)硬化和軟化與位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)：退火軟金屈中，位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用，運(yùn)動(dòng)阻力增大而破化。冷加工后的金屬中，有位錯(cuò)纏結(jié)，在循環(huán)應(yīng)力下破壞，阻力變小而軟化。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(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。2、氫脆：III丁氫和應(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(diǎn)：當(dāng)鋼中含有過雖的氫時(shí)，隨著溫度降低氫在鋼中的溶解度減小。如果過飽和的氫未能擴(kuò)散逸出，便

33、聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時(shí)，氫的體枳發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屈局部撕裂，而形成微裂紋。4、氫化物致脆：對(duì)丁IVB或VB族金屈，由丁它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，是金屈脆化，這種現(xiàn)象稱氫化物致脆。5、氫致延滯斷裂：這種宙丁氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義1、asee：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(chǎng)強(qiáng)度因子。3、da/dt：盈利腐蝕列紋擴(kuò)展速率。7.如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕？.答：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：1、實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐純的一種辦法是，肖施加一小的陽極電流，如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕：而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為氫脆。2、在強(qiáng)度較低的材料中，或者雖為高強(qiáng)度材料但受力不大，存在的殘余拉應(yīng)力也較小這時(shí)其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成斷裂。3、氫脆斷裂的主裂紋沒有分枝的悄況.這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同的。4、氨脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其雖極微。5、大多數(shù)的氫脆斷裂(氫化物的氫脆除外)，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。氫脆只在一定的溫度范團(tuán)內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)氫脆的溫度區(qū)間決定丁