工程材料力学性能裴立宅

第一章1.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后在同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。2.机件失效形式：断裂；磨损；腐蚀3.拉伸断口三要素：纤维区；放射区；剪切唇区4.断裂分类、区别：分为韧性断裂和脆性断裂两种。韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的塑性变形的断裂，是个缓慢的撕裂过程，其断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角，断口呈纤维状，灰暗色；而脆性断裂是突然发生的断裂，基本上不发生塑性变形。其断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，呈放射状或结晶状。5.塑形：金属材料断裂前发生塑性变形的能力；韧性：金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力；脆性:金属材料在外力作用下产生很小塑形变形即断裂的性质。6.弹性比功：金属材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功。7.滞弹性：金属试样在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。8.循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力9.塑性指标：衡量金属材料塑形好坏的依据，常用延伸率和断面收缩率表示。断面收缩率：材料收拉力断裂后断面缩小的面积和原面积的比值。10.缩颈：韧性金属材料拉伸实验中变形集中于局部区域的现象。第二章1.α：应力状态软性系数，即最大切应力与最大正应力的比值2.硬度：金属材料软硬程度的一种性能。布氏硬度，HBW=()d2-D2-204.0DDFπ，用一定直径的硬质合金球为压头，施加压力并保持一定时间。;洛氏硬度，HR=002.0-hk使用圆锥角为120度的金刚石圆锥体或一定直径的小淬火钢球或硬质合金球；维氏硬度：HV=21891.0dF，使用正四棱锥压头3.压缩、弯曲、扭转实验特点;压缩：1主要用于拉伸是呈脆性的金属材料力学性能测定2拉伸时塑性很好的的材料在压缩时只发生压缩而不会断裂；弯曲：1金属在弯曲加载下所表现的力学行为与单纯拉应力或压应力作用下的不完全相同2对于承受弯曲载荷的机件常用弯曲试验测定其力学性能。扭转：相对于拉伸易于显示金属的塑性行为2无缩颈现象，能实现大塑性变形量的试验3能较敏感的反映出金属表面缺陷及表面硬化层的性能4是测定材料切断强度最可靠的办法第三章1.冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力2.低温脆性：材料在低于某一温度时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降的现象，tk韧脆转变温度3.韧性温度储备：材料使用温度与材料韧脆温度的差值第四章1.KI应力场强度因子KIC断裂韧度2.断裂K判据：KI≥KICG判据：GI≥GICGIC=22-1ICKEv3.裂纹扩展的基本形式：张开型，滑开型，撕开型4.材料的断裂韧性及测量：三点弯曲，紧凑拉伸，C形拉伸5.低应力脆断：在应力水平低于材料屈服极限的情况下所发生的突然断裂现象第五章1.疲劳过程：包括疲劳裂纹萌生，裂纹亚稳扩展及最后失稳三个阶段2.疲劳断裂特点：1疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂2疲劳是脆性断裂3疲劳对缺陷十分敏感（缺口、裂纹及组织缺陷）3.疲劳断口特征：宏观：分三个形貌不同的区域疲劳源疲劳区瞬段区从断口形貌上看，疲劳源区的光亮度最大，疲劳区的断口比较光滑并分布有贝纹线，瞬断区的断口与金属材料有关，脆性材料为结晶状断口，韧性材料则是中间平面应变区为放射状或人字纹断口，在边缘平面应力区为剪切唇4.疲劳裂纹扩散门槛值：材料阻止疲劳裂纹开始扩散的性能5.缺口敏感度：金属材料在交变载荷作用下的缺口敏感性6.疲劳裂纹的形成：宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成，而微观裂纹都是有不均匀的局部滑移和显微开裂引起的滑移带开裂、相界面开裂、晶界开裂阻止措施：强化、净化晶界、细化晶粒7.疲劳裂纹的扩展过程：第一阶段、从表面个别侵入沟（或挤出脊）先形成微裂纹，随后裂纹沿主滑移方向，以纯剪切方式向内扩展第二阶段、由于晶界的不断阻碍作用，裂纹扩展逐渐转向垂直于拉应力的方向8.疲劳的分类：按应力状态：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳和复合疲劳按环境和接触情况：大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳按断裂寿命：高周疲劳和低周疲劳9.低周疲劳的特点：1循环应力与应变之间不再呈直线关系2试验时，控制总应变范围或塑形应变范围3低周疲劳破坏有几个裂纹源4低周疲劳寿命决定于塑形应变幅第六章1.应力腐蚀：机件在静压力和腐蚀的共同作用下产生的失效现象条件：应力、化学介质、金属材料2.应力腐蚀临界应力场强因子：在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强因子3.氢脆类型：氢蚀、白点、氢化物致脆、氢致延滞断裂第七章1.粘着磨损：由于局部的粘着作用，两相对运动件接触表面材料从一表面转移到另一表面的磨损是在滑动摩擦力条件下，当摩擦副相对滑动速度较小时产生的改善措施：1配对材料的粘着倾向应比较小2采用表面化学热处理改变材料的表面状态3控制摩擦滑动速度和接触压应力2.磨粒磨损：摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或在接触面之间存在硬质粒子是所产生的磨损改善措施：1对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增加材料硬度2根据机件服役条件，合理选择耐磨材料3采用渗碳、碳氮共渗的化学热处理3.冲蚀磨损：流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损改善措施：1减小入射粒子的速度2改变冲击角3合理利用粒子浓度和粒度4合理设计机件形状5选用冲蚀磨损抗力较高的材料及表面处理方法4.腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环境介质发生化学或电化学反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成和脱落引起腐蚀磨损5.耐磨性指标：磨损量6.机件磨损过程：跑合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段7.接触疲劳意义：机件量接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小块状金属剥落而是材料流失的现象第八章1.蠕变：金属在长时间的恒温、恒载荷的作用下缓慢的产生塑像变形的现象2.高温力学性能指标：蠕变极限：金属材料在高温长时载荷作用下的塑形变形抗力指标持久强度极限：高温长时载荷作用下的断裂强度剩余应力：评定金属材料应力松弛稳定性的指标3.蠕变变形机理：主要是通过位错滑移、原子扩散的机理进行的第十章1.陶瓷材料KIC测试方法：单边切口梁法、山行切口法、压痕法、双扭法、双悬臂梁法2.增韧措施：1改善陶瓷纤维结构2相变增韧3微裂纹增韧3.抗热震性：材料承受稳定骤变而不破坏的能力Δtp:热震断裂的临界温差4.陶瓷材料变形特点：1弹性模量大2陶瓷材料的弹性模量不仅与结合键有关，还与组成相得种类、分布比例及气孔率有关3陶瓷材料的压缩弹性模量高于拉伸弹性模量5.陶瓷材料的疲劳类型：静态疲劳：在静载荷作用下，材料的承受能力随时间延长而下降产生的断裂循环疲劳：在循环载荷作用下所产生的低应力断裂6.陶瓷材料的三种强度：抗弯、抗压、抗拉7.陶瓷材料的组成：金属与非金属元素组成的化合物第十一章1.复合材料的分类、特点:复合材料是由两种或两种以上的异质、异形的材料复合形成的新型材料分类：按增强体分可分为连续纤维复合材料、非连续纤维复合材料、颗粒复合材料、层合板复合材料按基体分可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料按用途分可分为结构复合材料、功能复合材料特点：1高比强度2各向异形3抗疲劳性好4减振性能好5可设计性强2.单向复合材料4个常数、5个特征强度：连续纤维在基体中呈同向平行排列的复合材料叫单向复合材料4个常数：1纵向弹性模量2横向弹性模量3切变模量4泊松比5个特征强度：1纵向抗拉强度2纵向抗压强度3横向抗拉强度4横向抗压强度5面内剪切强度3.复合材料断裂的三个机理：1接力破坏机理当一根纤维断裂引起邻近纤维应力集中而过载，后者断裂，依次类推，最终复合材料整体破坏2脆性粘接断裂机理断裂的纤维在其周围基体中形成应力集中，使基体破坏，并最终导致材料整体破坏3最弱环节机理与基体粘结强的纤维一旦断裂立即引起复合材料的整体破坏