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填空:1.影响材料弹性模数的因素有键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间等。2.提供材料弹性比功的途径有二,提高材料的弹性极限,或降低弹性模量。3.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应,因此包申格效应是具有的普遍现象。4.金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。5.多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在,其塑性变形更加复杂,主要有各晶粒变形的不同时性和不均匀性及各晶粒变形的相互协调性的特点。6.影响金属材料屈服强度的因素主要有晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度等。7.产生超塑性的条件是(1)超细晶粒;(2)合适的条件,变形温度≥0.4Tm,应变速率ε≤10-3s-1;(3)应变速率敏感指数较高0.3≤m≤1。8.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段,根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程,可以将断裂分为韧性断裂与脆性断裂;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径,分为穿晶断裂和沿晶断裂;按照微观断裂机理分为剪切断裂和解理断裂;按作用力的性质可分为正断和切断。9.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加;卸载时降低的的现象。10.剪切断裂的两种主要形式为滑断(纯剪切断裂)和微孔聚集性断裂。11.解理断口的基本微观特征为解理台阶、河流花样和舌状花样。12.韧性断裂的断口一般呈杯锥状,由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成。13.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标,其中又分为静力韧度、断裂韧度和冲击韧度。14.材料在受到三向等拉伸应力作用时压力状态最硬,其最大切应力分量分量为零,材料最易发生脆性断裂,适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。单向拉伸时,正应力分量较大,切应力分量较小,应力状态较硬。一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验;弯曲、扭转时应力状态较软,材料易产生塑性变形,适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料;材料的硬度试验属于三向压缩状态,应力状态非常软,可在各种材料上进行。15.材料缺口敏感性除与材料本身性能、压力状态(加载方式)有关外,还与缺口形状、尺寸、实验温度有关。16.硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能,按加载方式基本上可以分为压入法和刻划法两大类,在压入法中,根据加载速率的不同又分为动态加载法和静载压入法。17.国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比U型缺口试样和夏比V型缺口试样,所测得的冲击吸收功分别用Aku和Akv标记。18.影响材料低温脆性的因素有化学成分、晶体结构、宏观组织、金相组织、温度、加载速率和试样尺寸和形状等。19.根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展的基本方式有张开型(Ⅰ型)裂纹扩展、滑开型(Ⅱ型)裂纹扩展和撕开型(Ⅲ型)裂纹扩展。20.疲劳破坏形式按应力状态分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、及复合疲劳。按应力高低和断裂寿命分为高周疲劳和低周疲劳。21.典型的疲劳断口具有疲劳源、疲劳区、瞬断区三个特征区。22.疲劳条带是疲劳断口的微观特征,贝纹线是断口的宏观特征。23.金属材料的疲劳过程也是裂纹的萌生和扩展过程。24.材料疲劳抗力指标主要有σ-1、σ-1P、σ-1N及τ-1等。25.材料的疲劳强度不仅与载荷条件有关,还受材料温度、平均应力和应力比、过载损伤、腐蚀介质、表面状态等因素的影响。26.常用的接触疲劳试验机包括单面对滚式、双面对滚式、止推式三种。27.机件的失效形式主要有磨损、腐蚀、断裂三种。28.低碳钢的力-----伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服变形阶段、均匀塑性变形阶段、集中塑性变形阶段等四个阶段。29.理想弹性材料的特征为①应变与应力的响应是线性的、②应力和应变是同相位、③应变是应力的单值函数。30.粘弹性是指恒应变下的.应力松弛和恒应力下的弹性蠕变。31.内耗又称为循环韧性或滞弹性。可用滞后环面积度量;32.应变硬化是由塑性变形过程中的多系滑移和交滑移造成的。应变硬化指数与金属材料的层错能有关,层错能低者n值大。冷加工状态n值小。晶粒粗大材料n值大。33.扭转试验时与周线呈45º角方向的应力作用面上正应力最大。与周线平行或垂直方向的应力作用面切应力最大。34.弹性后效:加载或卸载时,应变落后于外加应力而和时间有关的,加载时,称其为“正弹性后效”,卸载时称其为“反弹性后效”。35.应力状态软性系数:试样在变形过程中,最大切应力和最大正应力的比值。36.微孔聚集型断裂是包括微孔形核、长大聚集直至断裂的过程。37.缺口试样的抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值。称为“缺口敏感度”。38.材料在平面应变作用下,抵抗裂纹失稳扩展的能力,称为“断裂韧度”。39.金属材料在应力作用下,常见的三种失效形式磨损以及腐蚀和断裂。40.包申格应变是在给定应力下,拉伸卸载后第二次正向加载与拉伸卸载后第二次反向加载两曲线之间的应变差。41.由于缺口的存在,在静载荷作用下,缺口截面上的应力状态发生变化的现象,被称为“缺口效应”。42.洛氏硬度是在一定的压力下,将120º角的圆锥金刚石压头压入工件表面,用所得的压痕深度来测量材料硬度值的工艺方法。43.低温脆性是温度的下降,材料由韧性状态转变为脆性状态的现象。44.解理断裂的基本特征是沿特定界面发生的脆性穿晶断,它是由大量的相当于晶粒大小的解理面汇合而成。概念:韧脆转变:条件改变(应力状态、温度、加载速率等),材料的韧性与脆性发生变化的现象。低温脆性:当试验温度低于某一温度tk时,材料由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理断口特征,断口由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性。韧脆转变温度:当试验温度低于某一温度tk时,材料由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理断口特征,断口由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性,转变温度tk称为韧脆转变温度。弹性:金属材料在外力的作用下,产生变形,当外力去除以后变形也随之消失的性质。韧性:金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。低应力脆断:构件中存在裂纹或缺陷时,断裂应力低于屈服强度,称为低应力脆断。过载持久值:金属材料在高于疲劳极限的应力下运行时,发生疲劳断裂的循环周次称为材料的过载持久值。粘弹性:粘弹性是指恒应变下的应力松弛和恒应力下的弹性蠕变。。疲劳缺口敏感性:金属材料在交变载荷下因存在缺口造成的三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向称为疲劳缺口敏感性。缺口敏感度:缺口试样的抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值称为缺口敏感度,记为NSR(即NSR=σbn/σb)。循环内耗:金属材料在弹性区内加载交变载荷(振动)时吸收不可逆变形功的能力。循环韧性:金属材料在塑性区内加载交变载荷(振动)时吸收不可逆变形功的能力。蓝脆:碳钢和某些合金钢在一定温度范围内出现脆性,由于在该温度范围内钢表面被氧化呈蓝色,故称蓝脆。小范围屈服:金属材料在裂纹扩展前,其尖端附近总要先出现一个或大或小的塑性变形区,如果塑性区尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小时,称为小范围屈服。有效裂纹长度:裂纹a前方区域屈服并应力松弛后,比未屈服增加宽度为R0的塑性区,将裂纹延长为a+ry(ry=1/2R0),称a+ry为有效裂纹长度。穿晶断裂:多晶体金属断裂时,裂纹扩展的路径可能是不同的,裂纹穿过晶内的断裂称为穿晶断裂。穿晶裂纹:多晶体金属断裂时,裂纹扩展的路径可能是不同的,穿晶断裂的裂纹穿过晶内,称为穿晶裂纹。解理断裂:解理断裂是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂。解理裂纹:解理断裂是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂,其裂纹称为解理裂纹解理刻面:解理断裂是沿一族相互平行的晶面发生的,这组晶面就是解理刻面。二、说明下列力学性能指标的意义:σbc;抗压强度(试样压至破坏过程中的最大应力=Fbc/Ao)σpc;σpb;规定非比例弯曲应力σbb;抗弯强度(试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲力,按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力)τs;扭转屈服点τp0.3;τb;抗扭强度(试样在扭断前承受的最大扭矩Tb,利用弹性扭转公式计算的切应力)γmax;280HBS10/3000/30;硬度值280;HBS布氏硬度淬火钢球;10球直径;3000试验力;30试验力保持时间(直径10mm的淬火钢球在3000*9.8N试验力下保持30s测得的布氏硬度值为280)500HBW5/750;直径5mm的硬质合金球在7.355kN试验力下保持10~15s测得到布氏硬度值为500(10~15s不标注)HR30N;表面洛氏硬度表示方法:用总试验力294.2N的30N标尺测得的表面洛氏硬度值HV;维氏硬度值HK;努氏硬度值HS;肖氏硬度值qe;AKV(CVN);V形缺口冲击试样的冲击吸收功AKU,U形缺口冲击试样的冲击吸收功aKV;AKV除以冲击试样缺口底部截面积所得之商,称为冲击韧度,也是度量材料冲击韧性的一种力学性能指标。aKU,AKU除以冲击试样缺口底部截面积所得之商V15TT,以V型切口冲击试件测定的冲击功AK=15ft1bf(20.3Nm)对应的温度作为韧脆转化温度,并记为V15TTFATT50;脆性断面率-温度曲线的上平台与下平台之差规定50%所对应的韧脆转变温度。NDT,无塑性(零塑性)转变温度,以低阶能开始的温度定义的韧脆转变温度。FTE,高阶能与低阶能的平均值所对应的温度定义为韧-脆转化温度,记为FTE。FTP;高阶能开始降低的温度定义为韧-脆转化温度。记为FTPKIc;临界应力场强度因子,线弹性条件下以应力场强度因子表示的断裂韧度。GIc;断裂韧度,表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量。JIc;断裂韧度,表示材料抵抗裂纹开始扩展的能力δc;裂纹尖端临界张开位移,在弹塑性状态下以变形量表示的断裂韧度。σ-1,对称应力循环下的弯曲疲劳极限σ-1P,对称拉压疲劳极限σ-1N,缺口试样在对称应力循环下的疲劳极限τ-1,对称扭转疲劳强度qf,金属材料在交变载荷下的缺口敏感性用疲劳缺口敏感度qf来表示ΔKth,疲劳裂纹扩展门槛值da/dN,疲劳裂纹扩展速率sh;剩余应力T;在规定温度t下,以规定稳态蠕变速率έ表示的蠕变极限。T/;在规定温度t下和规定时间τ内,以规定蠕变总伸长率δ表示的蠕变极限。T;在规定温度t下,达到持续时间τ而不发生断裂的持久强度极限。第一章1.材料的弹性模数主要取决于什么因素?为何说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:主要取决于金属原子本性和晶格类型。即室温下金属的弹性模量是原子序数的周期函数;单晶体沿原子排列最密的晶向上弹性模量较大,表现为各向异性,多晶体则为各向同性。由于合金化、热处理(显显微组织)、冷塑性变形对弹性模量的影响较小,所以金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。2.决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些?提高金属材料的屈服强度有哪些方法?答:内在因素为金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相;外在因素为温度、应变速率和应力状态。方法有:细晶强化、固溶强化、弥散强化、沉淀强化。7.何为拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口的形态的因素有哪些?答:中低碳钢光滑圆柱试样断口呈杯锥状,由纤维区、放射区和剪切唇三部分组成,称为拉伸断口三要素。影响宏观拉伸断口的形态的因素有试样形状、尺寸和金属材料的性能及试验温度、加载速率和受力状态。一般来说,材料强度提高,塑性降低,则放射区比例增大;试样尺寸加大,坊社区增大明显,而纤纤维区变化不大。8、为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?答:因为金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部分构成。试样拉伸至缩颈前的塑性变形是均匀塑性变形,缩颈后缩颈区的塑性变形是集中塑性变形。延伸率和断面收缩率可以比较好的反映以上两部分,所以材料的塑性要以这两个指标来度量。工程意义:1根据和的相对大小,可以判断金属材料拉伸时是否形成颈缩。
本文标题:材料力学性能参考答案
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