金屬力學(xué)性能復(fù)習(xí)

1、金屬力學(xué)性能復(fù)習(xí)一、填空題1. 靜載荷下邊的力學(xué)性能試驗(yàn)方法主要有拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)等。2. 一般的拉伸曲線可以分為四個(gè)階段：彈性變形階段、屈服階段、均勻塑性變形階段和非_均勻塑性變形階段。3. 屈服現(xiàn)象標(biāo)志著金屬材料屈服階段的開(kāi)始，屈服強(qiáng)度則標(biāo)志著金屬材料對(duì)開(kāi)始塑性變形或小量塑性變形能力的抵抗。4. 屈強(qiáng)比：是指屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值，提高屈強(qiáng)比可提高金屬材料抵抗開(kāi)始塑性變形的能力，有利于減輕機(jī)件和重量，但是屈強(qiáng)比過(guò)高又極易導(dǎo)致脆性斷裂。5. 一般常用的的塑性指標(biāo)有屈服點(diǎn)延伸率、最大力下的總延伸率、最大力下的非比例延伸率、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等，其中最為常用的是斷后伸

2、長(zhǎng)率和斷面收 。6. 金屬材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力稱為金屬材料的韌性。一般來(lái)說(shuō)，韌性包括靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性。7. 硬度測(cè)試的方法很多，最常用的有三種方法：布氏硬度測(cè)試方法、絡(luò)氏硬度的試驗(yàn)方法和維氏硬度實(shí)驗(yàn)法。8. 金屬材料制成機(jī)件后，機(jī)件對(duì)彈性變形的抗力稱為剛度。它的大小和機(jī)件的截面積及其彈性模量成正比，機(jī)件剛度 =E S.9. 金屬?gòu)?qiáng)化的方式主要有：?jiǎn)尉w強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、以及有序強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化分散強(qiáng)化等（寫出任意 3種強(qiáng)化方式即可）。10. 于光滑的圓柱試樣，在靜拉伸下的韌性端口的典型斷口，它由三個(gè)區(qū)域組成：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇區(qū)。11. 變形速率可以分

3、為位移速度和應(yīng)變速度。二、判斷題1. 在彈性變形階段，拉力 F與絕對(duì)變形量之間成正比例線性關(guān)系；（V）若不成比例原因，寫虎克定律。2. 在有屈服現(xiàn)象的金屬材料中，其試樣在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中力不斷增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)的應(yīng)力，也稱為抗服強(qiáng)度。（X）不增加，稱為屈服強(qiáng)度。3. 一般來(lái)講，隨著溫度升高，強(qiáng)度降低，塑性減小。（X）金屬內(nèi)部原子間結(jié)合力減小，所以強(qiáng)度降低塑性增大。4. 絡(luò)氏硬度試驗(yàn)采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除主實(shí)驗(yàn)力，以測(cè)量壓痕的深度來(lái)計(jì)算絡(luò)氏硬度。壓入深度越深，硬度越大，反之，硬 度越小。（X）絡(luò)氏硬度公式5. 金屬抗拉強(qiáng)度 匚b與布氏硬度HB

4、之間有以下關(guān)系式：；b = K?HB，這說(shuō)明布氏硬度越大，其抗拉強(qiáng)度也越大。（V）6. 彈性模量E是一個(gè)比例常數(shù)，對(duì)于某種金屬來(lái)說(shuō)，它是一種固有的特性。（V）7. 使用含碳量高（含碳量為 0.5-0.7 %）的鋼，不能提高機(jī)件吸收彈性變形功。（X）8. 脆性斷裂前不產(chǎn)生明顯的塑性變形，即斷裂產(chǎn)生在彈性變形階段，吸收的能量很小，這種斷裂是可預(yù)見(jiàn)的。（X）是不可預(yù)見(jiàn)的。9. 如果一種金屬材料在斷口處有韌窩存在，則該材料的斷裂肯定是韌性斷裂；如果一種材料是韌性斷裂，則其斷口處肯定有韌窩存在。（X）有韌窩不一定是脆性斷裂，但脆性斷裂一定是有韌窩存在。10. 對(duì)于不同金屬材料，其沖擊功 AK可能相同，而

5、彈性功、塑性功、裂紋擴(kuò)展功三這各占的比例可能相差很大， 從而表現(xiàn)為韌脆情況差別很大。所以，AK相同的材料其韌性不一定相同（V）三、名詞解釋1應(yīng)力狀態(tài)塑性系數(shù)：應(yīng)力軟性系數(shù)等于最大切應(yīng)力（tmax ）和最大正應(yīng)力（Smax ）的比值，用符號(hào)“a”表示。 max / Smax2. 包申格效應(yīng)：金屬預(yù)先經(jīng)過(guò)少量塑性變形（1-4% ）后，如果再次同向加載，則條件彈性極限與屈服強(qiáng)度提高，反向加載，則條件彈性極限與屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。3應(yīng)力集中：由于缺口存在而造成的局部應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。4. 沿晶斷裂：裂紋沿著晶界擴(kuò)展，也可以稱為晶界斷裂。5. 冷脆：對(duì)于工程上常用的中低強(qiáng)度鋼，當(dāng)溫度降低到某一

6、溫度時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)沖擊吸收功顯著下降的現(xiàn)象，此類現(xiàn)象稱為低溫脆性。四、影響彈性模量的主要因素是什么？（1）原子本身的性質(zhì)：金屬原子間結(jié)合力越大，彈性模量越大；（2）溫度的影響：溫度越高，金屬原子間結(jié)合力減小，彈性模量減?。唬?）組織結(jié)構(gòu)的影響：一般來(lái)說(shuō)，彈性模量不會(huì)由于熱處理的工藝改變而發(fā)生明顯變化。（4）合金化的影響：少量的合金化不會(huì)影響彈性模量，只有加入大量的合金元素時(shí)，才會(huì)使E值發(fā)生明顯變化。（5 ）冷變形的影響：2.沖擊脆性材料和沖擊韌性材料的區(qū)別是什么？其韌性因塑性變形的抗力的增加而有顯著提高，因而稱這種材料為沖擊韌性材料。另一種材料，塑性比較差，斷裂方式為正斷，這類材料在形變速度提高

7、時(shí)，斷裂抗力變化很少，又由于英便跟不上應(yīng)力的變化，在達(dá)到斷裂時(shí)的應(yīng)變相當(dāng)小的，這時(shí)材料的韌性比 較低。因此這類材料為沖擊脆性材料。五、計(jì)算題：有一 10倍的圓形試樣（長(zhǎng)試樣）其原始標(biāo)距長(zhǎng)為100mm，原始橫截面直徑為 10mm，其拉伸試樣的拉伸曲線如圖所示，從0點(diǎn)開(kāi)始，到B點(diǎn)達(dá)到最大值，其絕對(duì)伸長(zhǎng)量Li,此時(shí)的拉伸常數(shù) B為0.38，到達(dá)T點(diǎn)后試樣被拉斷，其絕對(duì)伸長(zhǎng)量為 L2,此時(shí)的拉伸 常數(shù)丫為2.5，求這根試樣的斷裂伸長(zhǎng)率是多少？L0L0L0?5倍試樣（短試樣）、；5 L5 =5.65. F0? 和10倍試樣（長(zhǎng)試樣）10 L10 =113 F。? 式中3表示斷后伸長(zhǎng)率? L1 試樣拉斷后

8、的標(biāo)距? L0 試樣原始標(biāo)距0A:比例彈性階段 AD:屈服階段DE :均勻塑性變形階段ET :非均勻塑性變形階段1、 寫出：Reh（上屈服點(diǎn)）A, 01； Rel（下屈服點(diǎn)） C, 03；Rm（抗拉強(qiáng)度點(diǎn)）E, 05；2、 作 最大延伸率E,醬；均勻延伸率A t D , &-§i；斷后伸長(zhǎng)率T, 26;3、 在圖中標(biāo)出 Rp0.2； Rt0.5； （ 0.2, 0.5）?名詞解釋：斷裂韌性-裂紋體材料抵抗低應(yīng)力脆性斷裂的性能，是由強(qiáng)度和塑性決定的綜合性能，其決定指標(biāo)斷裂韌度Kic、Gic、/c應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子-Ki表示了裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，即Ki的大小決定了裂紋尖端各

9、點(diǎn)的應(yīng)力大小，所以，把Ki稱為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 Kic-為平面應(yīng)變條件下的斷裂韌度，表示在平面應(yīng)變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。是具有I型裂紋的材料的斷裂韌性指標(biāo)。- 一定材料和厚度的板材，當(dāng)裂紋尖端張開(kāi)位移；達(dá)到臨界值-c時(shí)，裂紋將開(kāi)始擴(kuò)展，而 小于 二時(shí)裂紋不擴(kuò)展，可見(jiàn) -c表示材料阻止裂紋開(kāi)始擴(kuò)展的能力，所以,-C也稱為材料斷裂韌度。疲勞極限-是材料經(jīng)受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力值。過(guò)載持久值-是指在高于疲勞斷裂時(shí)的應(yīng)力下工作機(jī)件，發(fā)生疲勞斷裂時(shí)應(yīng)力循環(huán)周 次。 qf-疲勞缺口敏感度qf評(píng)定、比較材料在交變載荷下的缺口敏感性Kf -1 qf 二Kt -1應(yīng)力腐蝕斷裂 -機(jī)件

10、拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn) 象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。 Kiscc-將試樣在特定化學(xué)介質(zhì)中不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的最大應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子稱為應(yīng)力 腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子，以K 1scc 表示。接觸疲勞 - 又稱為表面疲勞磨損或疲勞磨損。它是指機(jī)件接觸面作滾動(dòng)加滑動(dòng)復(fù)合摩 擦?xí)r，在接觸壓應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)多次應(yīng)力循環(huán)后，使材料表面因疲勞損傷而產(chǎn)生 物質(zhì)損失的現(xiàn)象。1. 請(qǐng)問(wèn) KI 和有哪些異同點(diǎn)？KI 是一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子，它的大小取決于外力大小、裂紋的形狀、尺寸等， 與材料性質(zhì)無(wú)關(guān)。斷裂韌度 KIc 反映了材料本身抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力，其數(shù) 值的大小取決于材料的性質(zhì)，與外力大小

11、、裂紋形狀、尺寸無(wú)關(guān)。材料的力學(xué) 性能指標(biāo)。2. 如何確定工作的最大承載能力？根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的材料斷裂韌度Kic或Kc,和通過(guò)探傷測(cè)定機(jī)件內(nèi)部的最大裂紋尺寸2a,便可確定機(jī)件的最大承載應(yīng)力oCo3. 低周疲勞和高周疲勞的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是什么？低周疲勞在機(jī)件局部可觀察到宏觀塑性變形。塑性變形的發(fā)生，使得應(yīng)力應(yīng)變 之間不再保持直線關(guān)系，呈回線關(guān)系。高周疲勞由于應(yīng)力水平較低,在應(yīng)力循環(huán)中,不發(fā)生宏觀塑性變形,故應(yīng)力應(yīng) 變之間保持直線關(guān)系。4. 疲勞條帶和貝紋線的區(qū)別和特征？ 疲勞條帶是應(yīng)力每循環(huán)一次,裂紋擴(kuò)展留下的痕跡。只有在電鏡下才可看到。 疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征。貝紋線是由于載荷大小變化或機(jī)器

12、開(kāi)動(dòng)、停歇等原因造成的。貝紋線是疲勞斷 裂的宏觀特征。5. 說(shuō)明影響氫脆斷裂和應(yīng)力腐蝕斷裂的主要影響因素有哪些？影響氫脆因素有環(huán)境介質(zhì)、應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度和材料是決定氫脆的主要因素。（氫蝕、白點(diǎn)（發(fā)紋） 、氫化物致脆、氫致延滯斷裂） 。影響應(yīng)力腐蝕因素有環(huán)境介質(zhì)的影響、力學(xué)因素的影響、材料強(qiáng)度（成分和顯 微組織）的影響。6. 粘著磨損和磨料磨損的作用機(jī)理的區(qū)別在于什么地方？ 粘著磨損是在滑動(dòng)摩擦條件下,由于接觸面局部發(fā)生粘著,當(dāng)摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng) 時(shí)粘著處又分開(kāi),使接觸面上有小顆粒被拉拽出來(lái),這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行多次即 造成粘著磨損。磨料磨損是指在摩擦過(guò)程中摩擦副雙方接觸面之間存在硬的顆?；蛴驳耐黄?物,引起

13、材料的磨損。磨損的結(jié)果是在金屬表面上劃出溝槽。一般情況下磨料 比物體材料硬,所以磨損嚴(yán)重,這種磨損造成的危害較大。7. 磨損過(guò)程的三個(gè)階段（1）跑合階段 ;（2）穩(wěn)定磨損階段（正常磨損階段） ;（3）劇烈磨損階段。8. 影響蠕變極限和持久強(qiáng)度的因素：（ 1）合金化學(xué)成分（ 2）冶金工藝影響（ 3）熱處理工藝影響 4.晶粒度加 1：蠕變極限 -高溫長(zhǎng)期載荷下材料抵抗塑性變形的抗力指標(biāo)加 2：持久強(qiáng)度 -是試樣在一定溫度和規(guī)定時(shí)間內(nèi)不發(fā)生蠕變斷裂的最大應(yīng)力值加3 :高溫強(qiáng)度與常溫強(qiáng)度有何異同點(diǎn)相同點(diǎn)：常溫下屈服強(qiáng)度2和高溫下的蠕變極限都是抵抗塑性變形的指標(biāo) 不同點(diǎn)：常溫下材料力學(xué)性能與負(fù)荷持續(xù)時(shí)間無(wú)關(guān)，高溫下材料抗拉強(qiáng)度隨負(fù)荷持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)而降低.常溫下應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度才會(huì)發(fā)生塑性變形 而高溫下應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生塑性變形高溫下同一材料會(huì)在不同的高溫下強(qiáng)度會(huì)或高或低，而常溫不會(huì)加4:疲勞極限和強(qiáng)度關(guān)系-疲勞極限隨抗拉強(qiáng)度增加而增加，中