力學性能總復習

工程材料力學性能回顧復習1期末考試時間：第十五周周五下午3：00到5：00地點：七教305試題類型：單項選擇題（每小題1.5分，共15分）填空題（每空1分，共15分）名詞解釋（每小題5分，共20分）簡答題（每小題10分，共30分）計算題（每小題10分，共20分）總成績=70%期末+30%平時課后習題2三種曲線拉伸力-伸長工程應力-應變真應力-應變彈性變形塑性變形斷裂不均勻屈服塑性變形均勻塑性變形不均勻塑性變形第一章金屬在單向靜拉伸載荷下的力學性能3拉伸性能指標強度指標塑性指標彈性極限屈服強度抗拉強度斷裂強度延伸率斷面收縮率最大應力下的總伸長率最大應力下的非比例伸長率斷后伸長率對冶金組織很敏感比例試樣4彈性變形階段原子之間作用力和原子間距的變化模量=應力/應變泊松比=橫向變形量/縱向變形量只與原子本質和結構有關彈性變形的實質胡克定律彈性比功滯彈性包申格效應包申格應變5塑性變形階段塑性變形塑性變形方式屈服現(xiàn)象應變硬化縮頸靜力韌度不可回復的變形滑移、孿晶變形前可動位錯少位錯在塑性變形時的增殖位錯運動速率與外力有關屈服強度影響因素本質和晶格類型晶粒大小和亞結構溶質元素第二相內因外因溫度速率Hollomon方程6斷裂階段分類韌性斷裂脆性斷裂穿晶斷裂沿晶斷裂塑性好壞裂紋擴展斷裂機理微孔聚集型斷裂解理斷裂純剪切斷裂7斷裂階段斷裂理論理論斷裂理論格雷菲斯斷裂理論格雷菲斯斷裂理論修正原子的相互作用力以及熱力學計算與實際差別很大假設存在裂紋體從能量角度計算不適合塑性材料裂紋尖端吸收塑性變形功比較屈服強度和臨界斷裂強度的大小判斷塑性還是脆性斷裂，并且可以提供增加塑性的方法8第二章金屬在其他靜載荷下的力學性能應力狀態(tài)軟性系數(shù)最大切應力/最大主應力表示塑性變形的難易程度拉伸彎曲扭轉壓縮>∽>截面上的應力分布在表面上應力最大9缺口試樣缺口效應應力分布改變彈性狀態(tài)下彈塑性狀態(tài)下應力集中系數(shù)缺口強化：屈服強度增加的現(xiàn)象缺口敏感度10硬度布氏硬度洛氏硬度維氏硬度努氏硬度肖氏硬度里氏硬度hv11NDTFTPFTEFATT50第三章金屬在沖擊載荷下的力學性能沖擊載荷：應變速率為102~104s-1靜載荷：應變速率為10-4~10-2s-1沖擊載荷金屬變形特點沖擊吸收功Ak沖擊韌度aK低溫脆性派—耐力對溫度的敏感性影響因素晶體結構化學成分顯微組織其它因素晶粒細化金相組織12第四章金屬的斷裂韌度13應力場強度因子KI穿透性裂紋臨界值斷裂韌度KIC斷裂韌度K判據(jù)修正σ/σs≥0.7測試時的試樣要求14KIC的測試方法三點彎曲試驗FQaKQKQ=KIC成功不成功15影響KIC的因素內因外因化學成分基體結構晶粒大小雜質和第二相顯微組織溫度應變速率斷裂韌度的應用求實際工作應力與斷裂強度的比值是否大于0.7實際服役條件下的K()值，和KIC(c)的比較看材料服役的條件，裂紋類型確定計算的公式16其它斷裂判據(jù)裂紋擴展能量釋放率GIJ積分原理及斷裂韌度JIC裂紋尖端張開位移（COD）及斷裂韌度δc17第五章金屬的疲勞18金屬機件或構件在變動應力和應變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞。高周疲勞：循環(huán)周次（Nf）>105，因斷裂應力低（<σs

），所以又稱低應力疲勞。（常見方法）低周疲勞：循環(huán)周次102～105，由于斷裂應力水平高，≥σs，往往伴有塑性變形，故稱為高應力疲勞（或應變疲勞）。19202122232425三、疲勞裂紋擴展壽命的估算用無損探傷的方法確定機件初始裂紋尺寸a0、形狀位置和取向，確定裂紋形狀系數(shù)Y，確定的表達式。根據(jù)材料的斷裂韌度及工作名義應力σ，確定臨界裂紋尺寸。根據(jù)由試驗確定的疲勞裂紋擴展速率da/Dn=c（△K）n達式。用積分方法計算從到所需要的循環(huán)周次（即疲勞剩余壽命Nc）。262728293031第六章金屬的應力腐蝕和氫脆斷裂應力腐蝕斷裂(SCC)：金屬在拉應力和特定的化學介質共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應力脆斷現(xiàn)象。3233氫化物致脆與氫有較大親和力的ⅣB、ⅤB族金屬，極易生成脆性氫化物，氫化物很硬、脆，與基體結合不牢。使金屬脆化。氫導致延滯斷裂定義：由于適量以固溶形式存在的氫，金屬在低于屈服強度應力下持續(xù)作用經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內部形成裂紋且擴展，最后突然發(fā)生的脆性斷裂。三個階段：孕育，裂紋亞穩(wěn)擴展，失穩(wěn)擴展階段。孕育期：α－Fe晶格中氫原子數(shù)量↑+遷移+偏聚34第七章金屬磨損和接觸疲勞機件表面接觸并作相對運動時，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸流失、造成表面損傷的現(xiàn)象稱為磨損。按磨損機理分為：粘著磨損、磨粒磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損。3536機件兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸應力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導致局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊狀金屬剝落而使材料流失的現(xiàn)象，又稱表面疲勞磨損或疲勞磨損。接觸疲勞破壞分為麻點剝落、淺層剝落和深層剝落。37第八章金屬高溫力學性能蠕變：金屬在長時間的恒溫