材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料

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第一章

1塑性--材料在外力作用下發(fā)生別可逆的永遠(yuǎn)變形的能力

2穿晶斷裂和沿晶斷裂穿晶斷裂，裂紋穿過晶界。沿晶斷裂，裂紋沿晶擴(kuò)展。

3包申格效應(yīng)——金屬材料通過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力落低的現(xiàn)象。

4E應(yīng)變?yōu)橐痪邌挝粫r，E即等于彈性應(yīng)力，即E是產(chǎn)生100％彈性變形所需的應(yīng)力

5ζs屈服強(qiáng)度，普通將ζ0.2定為屈服強(qiáng)度

6n—應(yīng)變硬化指數(shù)Hollomon關(guān)系式：

S=ken（真應(yīng)力S與真應(yīng)變e之間的關(guān)系）

n—應(yīng)變硬化指數(shù)；k—硬化系數(shù)

應(yīng)變硬化指數(shù)n反映了金屬材料反抗接著塑性變形的能力。分析：n=1，理想彈性體;n=0材料無硬化能力。大多數(shù)金屬材料的n值在0.1～0.5之間。

7δ10長比例試樣斷后延伸率L0=5d0或L0=10d0L0標(biāo)注長度d0名義截面直徑）

8靜力韌度：靜拉伸時，單位體積材料斷裂所汲取的功（是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)）。J/m3

9脆性斷裂（1）斷裂特點(diǎn)斷裂前基本別發(fā)生塑性變形，無明顯前兆；斷口與正應(yīng)力垂直。（2）斷口特征平齊光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀；人字紋花樣的放射方向與裂紋擴(kuò)展方向平行。通常，脆斷前也產(chǎn)生微量的塑性變形，普通規(guī)定Ψδ10(斷后伸長率)

30怎么樣區(qū)分韌性斷裂和脆性斷裂普通規(guī)定Ψ2），幾乎所有的材料都能產(chǎn)生塑變。

6HRC鋼k=0.26

錐頭又分成α=120o的金剛石圓錐

要緊應(yīng)用于淬火鋼高硬度鑄件珠光體可鍛鑄鐵

7缺口強(qiáng)化——在存在缺口的條件下由于浮現(xiàn)了三向應(yīng)力狀態(tài)，并產(chǎn)生應(yīng)力集中，試樣的屈服應(yīng)力比單向拉伸時高，產(chǎn)生了所謂的缺口強(qiáng)化現(xiàn)象。

8缺口敏感度通常用缺口敏感度NSR(NotchSensitivityRatio)衡量靜拉伸下缺口敏感度指標(biāo)：NSR=ζbn/ζbζbn為缺口試樣的抗拉強(qiáng)度，ζb為等截面光滑試樣的抗拉強(qiáng)度。

NSR越大，表示缺口敏感度越小.

脆性材料(如鑄鐵、高碳鋼），NSR2為應(yīng)力狀態(tài)軟

14硬度表征材料軟硬程度的一種性能

15脆性金屬材料壓縮試驗(yàn)特點(diǎn)？

除能產(chǎn)生一定的塑性變形外，常沿與軸線呈45°方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷特征。

第三章

1.50%FATT斷口結(jié)晶區(qū)占整個斷口面積50％時的溫度。

2AKV(CVN)V形缺口擺錘沖擊試驗(yàn)沖擊汲取功

3韌脆轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度從時，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊汲取功明顯下落，斷裂機(jī)理由微孔聚攏型變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這算是低溫脆性。轉(zhuǎn)變溫度從稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，也稱為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

4沖擊汲取功——試樣變形和斷裂所汲取的功。

5低溫脆性

6AKUU形缺口擺錘沖擊試驗(yàn)沖擊汲取功

7沖擊彎曲試驗(yàn)的工程用途及妨礙韌脆轉(zhuǎn)變溫度的冶金因素

作用（1）揭示冶金缺陷的妨礙；（2）對ζs大致相同的材料，評定缺口敏感性。

（3）評定低溫脆性傾向。

妨礙韌脆轉(zhuǎn)變溫度的冶金因素間隙溶質(zhì)元素溶人鐵素體基體中，偏聚于位錯線附近，阻礙位錯運(yùn)動，致升高，鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高(圖3-10)。

8沖擊韌度材料在沖擊載荷作用下，汲取塑性變形功和斷裂功的大小。單位，J；或

kgf/cm2

9降錘試驗(yàn)的特點(diǎn)？

降錘實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)是對脆性斷裂別能賦予定量評定。因?yàn)樵囼?yàn)使用動載荷，其結(jié)果能否用于靜載荷尚需研究。此外，板厚的妨礙也未思考。

10按斷口形貌定義韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk的辦法無塑性轉(zhuǎn)變溫度NDT（NilDuctilityTemperature）：斷口由100％結(jié)晶區(qū)（解理區(qū)）組成時對應(yīng)的溫度。50％FATT（FractureAppearanceTemperature）：斷口結(jié)晶區(qū)占整個斷口面積50％時的溫度。

11低溫脆性現(xiàn)象與晶格的關(guān)系

f.c.c別存在低溫脆性（如Cu、Al、奧氏體別銹鋼）。

b.c.c金屬及其合金存在低溫脆性（如Fe、Mo、W等）。

第四章

1低應(yīng)力脆性斷裂——金屬材料在屈服應(yīng)力以下，應(yīng)力較低的事情下發(fā)生的斷裂。

2斷裂K判據(jù)應(yīng)用實(shí)例p84

3δC

斷裂韌度δc越大，講明裂紋尖端區(qū)域的塑性儲備越大。

4KⅠC和KC

當(dāng)KI達(dá)到臨界值，→即在裂紋尖端腳夠大的范圍內(nèi)應(yīng)力達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展，材料斷裂。那個臨界或失穩(wěn)狀態(tài)的KI記為KIC或KC，稱為斷裂韌度。KC—平面應(yīng)力斷裂韌度KIC—平面應(yīng)變，I類裂紋時斷裂韌度

意義：KIC表示材料在平面應(yīng)變條件下反抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。

5斷裂K判據(jù)應(yīng)用p92-17

6張開型（I型）裂紋——拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方向張開，沿裂紋面擴(kuò)展。

7KIc、GIc與KI、GI

KI表示應(yīng)力場的強(qiáng)弱程度，故稱為應(yīng)力場強(qiáng)度因子，KI越大，則應(yīng)力場各應(yīng)力重量也越大。

GI表示裂紋擴(kuò)展單位面積時系統(tǒng)釋放勢能的數(shù)值稱為裂紋擴(kuò)展能量釋放率，簡稱為能量釋放率或能量率。

GI的臨界值記為GIC，表示材料阻撓裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時單位面積所消耗的能量。

8妨礙斷裂韌度KIc的因素

1、材料因素（內(nèi)在因素）

①化學(xué)成分對KIC的妨礙和對AKv的妨礙相似

細(xì)晶，↑ζ和ε(塑性)，↑KIC；當(dāng)合金元素％↑，↑固溶強(qiáng)化時，因↓ε，KIC↓；形成金屬間化合物并呈析出的合金元素，因↓ε，KIC↓

②基體相結(jié)構(gòu)和晶粒大小面心立方（因?yàn)樗茏兛沽Φ?、塑變能力?qiáng)）比體心立方的KIC高；普通，晶粒越細(xì)，n和ζs就越高，↑KIC

③夾雜、第二相

若本身脆裂或在相界面開裂而形成微孔，KIC↓；當(dāng)夾雜物體積分?jǐn)?shù)增多，使得分散的脆性相數(shù)量越多，其平均間距越小，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，KIC↓.

第二相或夾雜物呈球狀分布時，有利于減緩應(yīng)力集中，↑KIC；當(dāng)碳化物沿晶界呈網(wǎng)狀分布（包括夾雜物沿晶界分布），裂紋易沿此擴(kuò)展，KIC↓。

④顯微組織板條M體（位錯型），因強(qiáng)度和塑性較高，對裂紋擴(kuò)展的阻力大，常呈韌性斷裂，則KIC較高；針狀M硬而脆，KIC非常低；回火S體的KIC較高，回火T體次之、回火M的KIC較低。

亞共析鋼中，無碳B常因?yàn)闊峒庸すに囎稍冾}而形成魏氏體組織（F從晶界沿針狀向晶內(nèi)分布），使KIC下落；上B因在F片層間分布有斷續(xù)碳化物，KIC較低；下B因在過飽和F中分布著彌散細(xì)小的碳化物，對裂紋擴(kuò)展的阻力大，與板條M相近，KIC較高。

殘余A是一種韌性的第二相，對提高KIC有利，例如高錳鋼；低碳M除了因?yàn)槲诲e型結(jié)構(gòu)

外，M板條間的AR薄膜也起了非常大作用。

2、（外因）環(huán)境因素①溫度結(jié)構(gòu)鋼的KIC都隨toC↓而↓

②應(yīng)變速率，增加應(yīng)變速率相當(dāng)于溫度落低的作用。

9裂紋擴(kuò)展基本形式及特點(diǎn)

張開型（I型）裂紋擴(kuò)展（拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方向張開，沿裂紋面擴(kuò)展）

滑開型（II型）裂紋擴(kuò)展（切應(yīng)力平行作用于裂紋面，而且與裂紋線垂直，裂紋沿裂紋面平行劃開擴(kuò)展）

撕開型（III型）裂紋擴(kuò)展（切應(yīng)力平行作用于裂紋面，而且與裂紋線平行，裂紋沿裂紋面撕開擴(kuò)展）

10應(yīng)力松弛對裂紋尖端附近塑性區(qū)尺寸的妨礙

第五章

1疲勞材料在交變應(yīng)力的作用下，通過一段時刻，而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，叫疲勞。

2ζ－1疲勞極限

3疲勞斷裂的特點(diǎn)（1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時斷裂，即具有壽命的斷裂

（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感

4疲勞宏觀斷口的特征及表面狀態(tài)表面強(qiáng)化對疲勞強(qiáng)度的妨礙。

在斷口上，疲勞源普通在機(jī)件表面，常與缺口、裂紋、刀痕、蝕坑等缺陷相連，由于應(yīng)力別集中會引發(fā)疲勞裂紋。從斷口形貌看，疲勞源區(qū)的光亮度最大

疲勞區(qū)斷口比較光滑并分布有貝紋線（或海灘花樣）。

瞬斷區(qū)斷口比疲勞區(qū)粗糙，同靜載的裂紋件的斷口一樣，隨材料的性質(zhì)而變

5熱疲勞機(jī)件在由溫度循環(huán)變化時產(chǎn)生的循環(huán)熱應(yīng)力及熱應(yīng)變作用下發(fā)生的疲勞，稱為熱疲勞。

6ΔKth疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，疲勞裂紋別擴(kuò)展的ΔK臨界值。

7低周疲勞低周疲勞（Nf=（104-105）周次，≥ζs,往往有塑性應(yīng)變）。

8疲勞現(xiàn)象及疲勞現(xiàn)象的特點(diǎn)

機(jī)件在變動應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。

特點(diǎn)（1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時斷裂，即具有壽命的斷裂

（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感

9材料的過載損傷區(qū)

假如金屬在高于疲勞極限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限和疲勞壽命減小，這就造成了過載損傷。

金屬材料反抗疲勞過載損傷的能力，用過載損傷界或過載損傷區(qū)表示。

10按照斷裂壽命和應(yīng)力高低別同疲勞分類高周疲勞、低周疲勞

11駐留滑移帶用電解拋光辦法非常難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，即使能去除，當(dāng)對試樣重新循環(huán)加載時，則循環(huán)滑移帶又在原處浮現(xiàn)，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。

12低周疲勞的特點(diǎn)

①低周疲勞時，因局部區(qū)域產(chǎn)生宏觀塑性變形，故循環(huán)應(yīng)力與應(yīng)變之間別再呈直線關(guān)系，形成滯后回線。

②低周疲勞試驗(yàn)時，或者操縱總應(yīng)變范圍，或者操縱塑性應(yīng)變范圍，在給定的△εt或△εp下測定疲勞壽命。

③低周疲勞破壞有幾個裂紋源，這是由于應(yīng)力比較大，裂紋容易形核，其形核期較短，只占總壽命的10%。

④低周疲勞壽命決定于塑性應(yīng)變幅，而高周疲勞壽命則決定于應(yīng)力幅或應(yīng)力場強(qiáng)度因子范圍，但兩者基本上循環(huán)塑性變形累計(jì)損傷的結(jié)果。

13對稱交變應(yīng)力——ζm=0，r=-1

14疲勞斷口典型的微觀特征？

①疲勞裂紋萌生時期產(chǎn)生疲勞滑移帶

②第二時期的斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，成為疲勞條帶。疲勞條帶是疲勞斷口最典型的微觀特征。

第六章

1應(yīng)力腐蝕斷裂金屬在拉應(yīng)力和特定的介質(zhì)共同作用下，通過一段時刻后，所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。

2應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da/dt與KI關(guān)系曲線特點(diǎn)

3氫脆斷裂由于氫和應(yīng)力的共同作用，而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象，稱為氫脆斷裂

4氫致裂紋的擴(kuò)展方式與應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展方式

孕育，亞穩(wěn)擴(kuò)展，失穩(wěn)擴(kuò)展。

5應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象

金屬在拉應(yīng)力和特定的介質(zhì)共同作用下，通過一段時刻后，所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。

第七章

1磨損機(jī)件表面相接觸并作相對運(yùn)動、表面逐漸有弱小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失，導(dǎo)致機(jī)件尺寸變化和質(zhì)量損失，造成表面損傷的現(xiàn)象。

2相對耐磨性——相對耐磨性ε=標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損量/被測試樣的磨損量

3等強(qiáng)溫度

4磨損三時期

①跑合時期(磨合時期)

②穩(wěn)定磨損時期

③劇烈磨損時期

5金屬磨損形式

一、粘著磨損

二、磨粒磨損

三、腐蝕磨損

第八章

1蠕變現(xiàn)象和應(yīng)力松弛

材料在長時刻、恒溫、恒載作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。這種在溫度及初始應(yīng)力一定時，材料中的應(yīng)力隨時刻增加而減小的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。

2蠕變極限(1)在規(guī)定溫度（t）下，使試樣在規(guī)定時刻內(nèi)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)蠕變速率別超過規(guī)定值時的最大應(yīng)力。如ζ6001*10-5表示材料在600攝氏度下，穩(wěn)態(tài)蠕變變形為1*10-5%/h

的蠕變極限為60MPa。(2)在規(guī)定溫度與試驗(yàn)時刻內(nèi)，使試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長率別超過規(guī)定值的最大應(yīng)力。如ζ5001/100000表示材料在500攝氏度下，100000h后總伸長率為1%的蠕變極限為100MPa。

3金屬蠕變曲線的特點(diǎn)

按蠕變速率的變化，曲線能夠分為三個時期：

第一時期：ab減速蠕變時期，又稱過渡蠕變時期（開始時蠕變速率非常大，往后逐漸減?。┑诙r期：bc恒速蠕變時期，又稱穩(wěn)態(tài)蠕變時期（蠕變速率幾乎保持別變）

第三時期：cd加速蠕變時期（隨時刻延長，蠕變速率別斷增大）

4晶粒大小對金屬高溫力學(xué)性能的妨礙

使用溫度低于等強(qiáng)溫度時，細(xì)晶粒鋼有較高的強(qiáng)度，

使用溫度高于等強(qiáng)溫度時，粗晶粒鋼有較高的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限，但晶粒太大會落低高溫下的塑性與韌性。晶粒度別均勻，會顯著落低其高溫性能，這是由于在大小晶粒交界處易產(chǎn)生應(yīng)力集中形成裂紋。

5持久強(qiáng)度極限的表示辦法高溫長時載荷作用下的斷裂強(qiáng)度，金屬材料的持久強(qiáng)度極限，是在規(guī)定的持續(xù)時刻內(nèi)別發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。

6持久強(qiáng)度——材料在高溫長時載荷作用下的斷裂強(qiáng)度；即在規(guī)定溫度下，達(dá)到規(guī)定的持續(xù)時刻而別發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。

7約比溫度溫度的“高”或“低”是相對該金屬的熔點(diǎn)來說的，普通采納“約比溫度（T/Tm）（試驗(yàn)溫度/金屬熔點(diǎn)）”更為合理。>0.5時為“高”溫；反之為“低”溫。

8蠕變變形的機(jī)理

金屬的蠕變變形要緊經(jīng)過位錯滑移、原子擴(kuò)散等機(jī)理舉行，與溫度及應(yīng)力的變化有關(guān)。（一）位錯滑移蠕變

（二）擴(kuò)散蠕變

第九章

1.銀紋——在拉應(yīng)力作用下，非晶態(tài)聚合物的某些薄弱地區(qū)，因應(yīng)力