《材料力学》复习材料

11、解释：（1）形变（应变）强化：材料经历一定的塑性变形后，其屈服应力升高了，这种现象称为应变强化；（2）弹性变形：材料受外力作用发生尺寸和形状的变形，外力除去后随之消失的变形；（3）刚度：在弹性范围内，构件抵抗变形的能力称为刚度；（4）弹性不完整性：弹性变形时加载线与卸载线并不重合，应变落后于应力，存在着弹性后效、弹性滞后、Bauschinger效应等，这些现象属于弹性变形中的非弹性问题，称为弹性的不完整性；（5）弹性后效：在应力作用下应变不断随时间而发展的行为，以及应力去除后应变逐渐恢复的现象称为弹性后效；（6）弹性滞后：弹性变形范围内，骤然加载和卸载的开始阶段，应变总要落后于应力，不同步；（7）Bauschinger效应：经过预先加载变形，然后再反向加载变形时的弹性极限（屈服强度）降低的现象；（8）应变时效：经变形和时效处理后，材料塑性、韧性降低，脆性增加的现象；（9）韧性：指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力；（10）脆性断裂：按断裂前不发生宏观塑性变形；（11）韧性断裂：断裂前表现有宏观塑性变形；（12）平面应力状态：只有两个方向上存在应力的状态；（13）平面应变状态：变形只发生在x-y平面内，板厚方向变形为零；（14）低温脆性：随温度降低金属材料由韧性断裂转变为脆性断裂的现象；（15）高周疲劳：指小型试样在变动载荷（应力）试验时，疲劳断裂寿命≥105周次的疲劳过程；（16）低周疲劳：循环塑性应变控制下的疲劳；（17）等强温度：晶粒和晶界两者强度相等时的温度；（18）弹性极限：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力值，用σel表示，超过σel时，认为材料开始屈服；（19）疲劳极限：在s-n曲线上水平部分所对应的应力值；（20）应力腐蚀开裂：材料或零件在应力和腐蚀的环境的共同作用下引起的开裂；（21）氢脆：在应力和过量的氢共同作用下使金属材料塑性、韧性下降的一种现象；（22）腐蚀疲劳：零构件的破坏是在疲劳和腐蚀联合作用下发生的，这种失效形式称为腐蚀疲劳；（23）蠕变极限：高温长期载荷作用下材料的塑性变形抗力指标；（24）持久强度：在高温长时载荷作用下抵抗断裂的能力；（25）松弛稳定性：金属材料抵抗应力松弛的性能；（26）磨损：物体表面互相摩擦时材料自该表面逐渐损失的过程。2.弹性滞后环是由于什么原因产生的。材料的弹性滞后环的大小对不同零件有不同的要求？答：应力和应变不同步，导致加载线和卸载线，不重合形成一个封闭的滞后回线。3.断口的三个特征区？微孔聚集型断裂、解理断裂和沿晶断裂的微观特征分别为？答：纤维区、放射区、剪切唇。微孔聚集型断裂特征：韧窝；解理断裂：解理台阶、河流舌状花样；沿晶断裂：石状断口和冰糖状断口。4.应力状态系数α值大小和应力状态的软硬关系。为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数α值（大）的实验方法，如（压缩）等。答：α越大越软。材料越容易发生塑性形变和延性形变。5.在扭转实验中，塑性材料的断口方向及形貌，产生的原因？脆性材料的断口的断口方向及形貌，产生的原因？答：断裂面与试样轴线垂直，断口平齐，这是由于切应力造成的切断，断裂面与试样轴线45°，这是由正应力造成的正断。与静拉伸试样的宏观断口特征相反。6.材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生（应力集中）和（双向应力），试样的屈服强度（↗），塑性（↘）。7.低温脆性常发生在具有什么结构的金属及合金中，在什么结构的金属及合金中很少发现。答：低温脆性常发生在以体心立方金属为基结构的金属；以面心立方金属、密排立方为基的中、低强度材料中很少发现。8.按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为？疲劳断口的典型特征是？答：分为高周疲劳和低周疲劳。特征是疲劳条纹。9.材料的磨损按机理可分为哪些磨损形式。答：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀磨损、微动磨损。10.不同加载试验下的应力状态系数分别为多少？答：三向不等拉伸：0.1、单向拉伸：0.5、扭转：0.8；二向压缩：1、单向压缩：2、三向不等压缩：411.材料的断裂按断裂机理分可分为？按断裂前塑性变形大小分可分为？答：微孔聚集型断裂、解理断裂、沿晶断裂；延性和脆性12.根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为哪三种类型？哪种类型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式？答：分为张开型、撕开型、滑开型。张开性13.循环载荷的五个参量？答：最大应力、最小应力、平均应力、应力半幅、应力比214.材料在环境介质作用下的开裂包括哪些类型。答：应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、液态金属脆化。15.在典型的金属蠕变曲线上包括哪三个阶段。答：减速蠕变、恒速蠕变、加速蠕变。16.在材料的完整弹性变形中，加载的应力-应变曲线与卸载曲线（完全重合）；而对不完整的弹性变形，存在着（弹性后效）、（弹性滞后）、（Bauschinger（包辛格）效应）等弹性变形时加载线与卸载线不重合的现象。17.测定材料硬度的方法主要有？其中压入硬度法又可分为？答：有压力法、会跳法、刻画法。分为：布氏、洛氏、维氏、努氏。18.应力腐蚀中材料与介质的组合是（特定的）；在腐蚀疲劳断裂中材料会在（任何）介质中出现。19.材料的拉伸力学性能包括哪些强度指标和哪些塑性指标。答：强度指标：屈服强度、抗拉强度、实际断裂强度；塑性指标：延伸率和断面收缩率。20.材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中（吸收塑性变形功和断裂功）的能力。21.σe、σp、σs、、σb、ν、KISCC、等分别表示材料的？答：σe：弹性极限；σp：比例极限；σs：扭转屈服强度；σb：抗拉强度；ν：泊松比；KISCC：应力腐蚀破裂门槛值；：疲劳裂纹扩展门槛值。22拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会？答：越小。23不同加载实验中，应力状态系数的大小关系？答：24哪种硬度与维氏硬度值可以互相比较？答：布氏硬度。25在缺口试样的冲击实验中，试样的厚度、缺口的尖锐程度和试样冲击韧性的关系？答：厚度越大、缺口越尖锐，冲击韧性越小。26双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出1~3个数量级，是因为什么？答：实际材料有缺陷。27材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加如何变化？答：首先材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加而减小，最终趋于一个稳定的最低值，即平面应变断裂韧度。28在研究低周疲劳和高周疲劳时，分别通过控制什么的方式进行。答：高周疲劳：控制应力；低周疲劳：控制应变。29在高温高压下，氢与钢中的碳发生反应生成甲烷气体，从而导致钢的塑性降低，这种现象叫做？答：氢蚀。30应力松弛是指什么？答：指高温服役的零件或材料在应变保持不变的条件下，其中的应力自行降低的现象。31材料的弹性比功，可通过什么方法来得到提高答：提高弹性极限或者降低弹性模量。32HRC种表示什么硬度。答：洛氏硬度33在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚和韧脆转变温度的关系答：厚度越大，韧脆转变温度越高。34I型（张开型）裂纹、II型（滑开型）裂纹的外加应力与裂纹面的方向关系？答：I型（张开型）裂纹：外加正应力垂直于裂纹面；II型（滑开型）裂纹：外加应力平行于裂纹面。35对称循环应力的应力比R为?答：R=-1.36黄铜容易在什么溶液中发生应力腐蚀开裂。答：α黄铜在氨水中；β黄铜在水溶液中。37表示？答：在给定温度下，规定试验时间内发生断裂的持久极限。38为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性有什么要求答：中等强度，中等塑性。39奥氏体不锈钢在什么溶液中容易发生应力腐蚀开裂。答：氯化物水溶液。40细晶强化不适用于什么温度下的强化？答：高温。341.材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？答：应力腐蚀开裂具有以下特点：(1)造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。(2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。(4)应力腐蚀的裂纹扩展速率—般在10-9~10-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。(5)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。(6)应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物。(7)应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。(8)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。（5分）42.材料的厚度或截面尺寸对材料的断裂韧性有什么影响？在平面应变断裂韧性KIC的测试过程中，为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样的尺寸有什么要求？答：材料的断裂韧性随材料厚度或截面尺寸的增加而减小，最终趋于一个稳定的最低值，即平面应变断裂韧性KIC。（2分）为保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样在z向的厚度B、在y向的宽度W与裂纹长度a之差（即W-a，称为韧带宽度）和裂纹长度a设计成如下尺寸43.脆性和塑性材料的典型应力-应变曲线有哪几种？并叙述曲线的主要特征及所属材料。答：典型的应力-应变曲线主要有以下两种：（1）脆性材料如玻璃、多种陶瓷、岩石，交联很好的聚合物、低温下的金属材料、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等的应力－应变曲线，在拉伸断裂前，只发生弹性变形，不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂，形成平断口，断口平面与拉力轴线垂直。（1分）（2）塑性材料的应力－应变曲线：(a)对调质钢和一些轻合金，它们的应力－应变曲线可分为：弹性变形阶段、发生屈服、应变强化或加工硬化阶段、缩颈阶段、断裂等阶段；断裂后形成杯状断口。(b)退火低碳钢和某些有色金属材料，应力-应变曲线上具有明显的屈服点、屈服平台等特征。(c)对某些塑性较低的金属如铝青铜、和形变强化能力特别强的金属如ZGMn13等材料，应力－应变曲线上不出现颈缩的，只有弹性变形阶段和均匀塑性变形阶段。(d)对某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金材料，在应力－应变曲线上回出现多次局部失稳或齿形特征。（4分）44.解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象，称为形变强化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Kεn描述。（2分）形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于：1）形变强化可使材料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。2）形变强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。3）形变强化性能可以保证某些冷成形如冷拔线材和深冲成形等工艺的顺利进行。（2分）45.简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。46.解释平面应力和平面应变状态，并用应力应变参数表述这两种状态。答：对薄板，由于板材较薄，在厚度方向上可以自由变形，即z0。这种只在两个方向上存在应力的状态称为平面应力。对厚板，由于厚度方向变形的约束作用，使得ｚ方向不产生应变，即z0，这种状态称为平面应变。（2分）447.与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？答：与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有如下特点：（1）材料在高温下将发生蠕变现象。即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。（2）材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关了。载荷作用的时间越长，引起一定变形速率或变形量的形变抗力及断裂抗力越低。（3）材料在高温下工作时，不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。因而在高温下材料的断裂，常为沿晶断裂。（4）在恒定应变条件下，在高温下工作的材料还会应力松弛现象，即材料内部的应力随时间而降低的现象。48.某一高强钢在化学介质和外加载荷的共同作用下，常发生低应力脆断。试从断口和电化学的角度，阐述如何区分钢的应力腐蚀与氢致延滞断裂。答：a)断口特征：49.什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸