1、材料力学复习重点汇总资料力学性能1.填空题： 30 个 15 分2.判断题： 20 个 10 分3.名词解说 10 个 20 分4.问答题： 6 个 35 分5.计算题： 2 个 20 分第一章 单向静拉伸力学性能一、 解说以下名词。2滞弹性：金属资料在弹性范围内迅速加载或卸载后，随时间延伸产生附带弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落伍于应力的现象。3循环韧性：金属资料在交变载荷下汲取不行逆变形功的能力称为循环韧性。4包申格效应：金属资料经过早先加载产生少许塑性变形，卸载后再同向加载，规定剩余伸长应力增添；反向加载，规定剩余伸长应力降低的现象。6塑性：金属资料断裂前发生不行逆永远（塑性）变形
2、的能力。9.解理面：是金属资料在必定条件下，当外加正应力达到必定数值后，以极迅速率沿必定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂近似，故称此种晶体学平面为解理面。11.韧脆转变温度：拥有必定韧性的金属资料当低于某一温度点时，冲击汲取功显然降落，断裂方式由本来的韧性断裂变成脆性断裂，这个温度称为韧脆转变温度。15.解理刻面：在解理断裂中拥有低指数，表面能低的晶体学平面叫解理面。这种大概以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。17.约比温度：资料的实验温度与熔点的比值。高于这个温度的环境叫高温环境，资料的性能会随时间和温度而变化。18.废弛稳固性：金属抵挡应力废弛的性能。19.低周疲惫：金属资料在循
3、环载荷作用下，疲惫寿命为 102-10 4 次的疲惫断裂叫低周疲惫。四、 何谓拉伸断口三因素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个地区构成，即所谓的断口特色三因素。上述断口三地区的形态、大小和相对地点，因试样形状、尺寸和金属资料的性能以及试验温度、 加载速率和受力状态不一样而变化。八、什么是包申格效应，怎样解说，它有什么实质意义 ?包申格效应： 金属资料经过早先加载产生少许塑性变形，卸载后再同向加载，规定剩余伸长应力增添；反向加载，规定剩余伸长应力降低的现象。包申格效应与金属资猜中位错运动所受的阻力变化相关。在金属早先受载产生少许塑性变形时，位错
4、沿某一滑移面运动，遇林位错而曲折，结果，在位错前面，林位错密度增添，形成位错缠结和胞状组织。这种位错构造在力学上是相当稳固的，宏观上表现为规定剩余伸长应力增添。卸载后施加反向力，位错被迫作反向运动，在反向路径上，像林位错这种阻碍数目较少，并且也不必定恰巧位于位错运动的前面，故位错能够在较低应力下挪动较大距离，即第二次反向加载，规定剩余伸长应力降低。包申格效应关于研究金属疲惫问题是很重要的。因为资料在疲惫过程中，每一周期内都产生微量塑性变形，在反向加载时，微量塑性变形抗力（规定剩余伸长应力）降低，显示循环融化现象。此外，关于早先经受冷变形的资料，如服役时遇到反向力的作用，就要考虑微量塑性变形抗力
5、降低的有害影响，如冷拉型材及管子在受压状态下使用就是这种状况。十、试简述纯剪切断裂、解理断裂以及微孔齐集型断裂的断口特色解理断裂：无显然塑性变形，沿解理面断裂，穿晶断裂；微孔齐集型断裂：沿晶界微孔聚合，沿晶断裂；在晶内微孔聚合，穿晶断裂；纯剪切断裂：沿滑移面分别剪切断裂（单晶体） ；经过颈缩致使最后断裂（多晶体，高纯金属） 。十一、试剖析金属资料在折服阶段为何存在上下折服点？位错运动速率与外加应力有激烈的依存关系，?b v 。变形早期可?b v ，一定增大位错的动的位错较少较低，为了知足必定的应变速率运动速率v ，而 v()m 正比于剪切应力，所以需要较高的应力才能发生0折服，此时出现上折服点
6、；一旦发生塑性变形，位错大批增殖，增大，则为保持运动速率恒定?b v ，相应的运动速率 v 和应力降低，就出现下折服点。第二章 金属在其余静载荷下的力学性能一、解说以下名词：（3）缺口敏感度金属资料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸圆滑试样的抗拉强度的比值表示。 即： NSR bN 【P47 P55 】b三、什么是“缺口效应”？它对资料性能有什么影响？ 【P45 P53】缺口的第一个效应是惹起应力集中，并改变了缺口前面的应力状态，使机件由本来的单向应力状态改变成两向或三向应力状态。缺口的第二个效应是试样的折服应力比单向拉伸时高， 即产生了所谓 “缺口增强” 现象，致使资料强度提
7、升，塑性降低。因为缺口的存在，是缺口处产生较大的应力集中，资料变脆，降低了使用的安全性。五、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理，并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优弊端。 【P49 P57】原理布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位表面积所蒙受的试验力。洛氏硬度：采纳金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以丈量压痕深度。维氏硬度：以两相对面夹角为 136。的金刚石四棱锥作压头， 计算单位表面积所蒙受的试验力。布氏硬度长处：实验时一般采纳直径较大的压头球，因此所得的压痕面积比较大。压痕大的一个长处是其硬度值能反应金属在较大范围内各构成相得均匀性能；另一个长处是实验数据稳固，重复性强
8、。弊端：对不一样资料需改换不一样直径的压头球和改变试验力，压痕直径的丈量也较麻烦，因此用于自动检测时遇到限制。洛氏硬度长处：操作简易，敏捷，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件长进行试验；采纳不一样标尺可丈量各样软硬不一样的金属和厚薄不一的试样的硬度，因此宽泛用于热办理质量检测。弊端：压痕较小，代表性差；若资猜中有偏析及组织不均匀等缺点， 则所测硬度值重复性差， 分别度大；别的用不一样标尺测得的硬度值相互没有联系，不可以直接比较。维氏硬度长处：不存在布氏硬度试验时要求试验力 F 与压头直径 D之间所规定条件的拘束，也不存在洛氏硬度试验时不一样标尺的硬度值没法一致的弊端；维氏硬度试验时不单试验力
9、能够随意取， 并且压痕丈量的精度较高，硬度值较为正确。弊端是硬度值需要经过丈量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，所以，工作效率比洛氏硬度法低的多。七、布氏硬度与洛氏硬度的丈量方法有何不一样？ HRA、HRB、HRC分别用于丈量何种资料的硬度？布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位表面积所蒙受的试验力。洛氏硬度：采纳金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以丈量压痕深度。HRA用于丈量硬质合金、硬化薄钢板，表面薄层硬化钢；HRB用于丈量低碳钢，铜合金，铁素体可锻铸铁；HRC用于丈量淬火钢、高硬度铸件、珠光体可锻铸铁。第三章 金属在冲击载荷下的力学性能一、 名词解说3.低温脆性： 体心立方晶体金
10、属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度构造钢（铁素体 - 珠光体钢），在试验温度低于某一温度 t k 时，会由韧性状态变成脆性状态，冲击汲取功显然降落，断裂机原由微孔齐集型变成穿晶解理型，断口特色由纤维状变成结晶状，这就是低温脆性。四、什么是低温脆性、韧脆转变温度 t k？产生低温脆性的原由是什么？体心立方和面心立方金属的低温脆性有何差异？为何？答：在试验温度低于某一温度 t k 时，会由韧性状态转变成脆性状态，冲击汲取功显然降落，断裂机原由微孔齐集型转变穿晶断裂，断口特色由纤维状转变成结晶状，这就是低温脆性。 t k 称为韧脆转变温度。低温脆性是资料折服强度随温
11、度降低而急剧增添，而解理断裂强度随温度变化很小的结果。当温度高于韧脆转变温度时，断裂强度大于折服强度，资料先折服再断裂； 当温度低于韧脆转变温度时， 断裂强度小于折服强度，资料无折服直接断裂。体心立方金属的低温脆性比面心立方金属的低温脆性明显。这是因为派纳力对其折服强度的影响据有很大比重，而派纳力是短程力，对温度很敏感， 温度降低时，派纳力大幅增添， 则其强度急剧增添而变脆。六、试述冲击载荷作用下金属变形和断裂的特色。冲击载荷下，刹时作用于位错的应力相当高，结果使位错运动速率增添，因为位错宽度及其能量与位错运动速率相关，运动速率越大，则能量越大，宽度越小，故派纳力越大。结果滑移临界切应力增大，
12、金属产生附带增强。因为冲击载荷下应力水平比较高，将使很多位错源同时开动，增添了位错密度和滑移系数目，出现孪晶，减少了位错运动自由行程的均匀长度，增添了点缺点的浓度。这些原由致使金属资料在冲击载荷作用下塑性变形极不均匀且难以充足进行，使资料折服强度和抗拉强度提升，塑性和韧性降落，致使脆性断裂。第四章 金属的断裂韧度一、 名词解说1. 低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件 ，中低强度钢的大型、重型机件在折服应力以下发生的断裂。3.应力场强度因子 K ：表示应力场的强弱程度。 在裂纹尖端地区各点的应力重量除了决定于地点外，尚与强度因子 K 相关，关于某一确立的点，其应力重量由 K 确立， K 越大，
13、则应力场各点应力重量也越大， 这样 K 就能够表示应力场的强弱程度，称 K 为应力场强度因子。 “I ”表示 I 型裂纹。【P68】4.小范围折服： 塑性区的尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸小一个数目级以上的折服，这就称为小范围折服。 【P71】6.有效裂纹长度：将原有的裂纹长度与废弛后的塑性区相重归并获取的裂纹长度【新 P74；旧 P86】。五、 试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K 的表达式答：应力场强度因子 K ：表示应力场的强弱程度。 在裂纹尖端地区各点的应力重量除了决定于地点外， 尚与强度因子 K 相关，关于某一确立的点，其应力重量由 K 确立， K 越大，则应力场各点应力重量也越大， 这
14、样 K 就能够表示应力场的强弱程度，称 K 为应力场强度因子。 “I ”表示 I 型裂纹。 几种裂纹的 K 表达式，无穷大板穿透裂纹： Ka ；有限宽板穿透裂纹： Ka f ( a ) ；有限宽板单边直裂纹： Ka f ( a ) 当 b a 时，bb；受弯单边裂纹梁：6Ma)；无穷大物体内部有椭圆K(b a)3 / 2f ( ba (sin 22片裂纹，远处受均匀拉伸： Ka2cos2)1/ 4 ；无穷大物体表面c有半椭圆裂纹，远处均匀受拉伸： A 点的 K1.1a 。九、有一大型板件，资料的Ic1/2，探伤发现有=1200MPa，K =115MPa*m长的横向穿透裂纹，若在均匀轴向拉应力9
15、00MPa下工作，试计算 KI性区宽度 R，并判断该件能否安全？0解：由题意知穿透裂纹遇到的工作应力为=900MPa依据 / 的值，确立裂纹断裂韧度 KIC 能否需要修正因为 / =900/1200=0.750.7 ，所以裂纹断裂韧度 K 需要修正IC关于无穷板的中心穿透裂纹，修正后的KI 为：20mm及塑K Ia900168MPa m1 / 210.177( / s )210.177(0.75)21K I2塑性区宽度 R02 2s1/2因为 KI =168.13 （MPa*m ）1/2KIc =115（MPa*m ）所以： KI KIc ，裂纹会失稳扩展 , 所以该件不安全。第五章 金属的疲
16、惫一、名词解说 ;1.应力幅 a: a=1/2( max- min) p95/p1082.均匀应力 m： m=1/2( max+min) p95/p1073.应力比 r:r= min/ max p95/p1085.疲惫贝纹线：是疲惫区的最大特色，一般以为它是由载荷改动惹起的，是裂纹前沿线留下的弧状台阶印迹。 P97/p1106.疲惫条带：疲惫裂纹扩展的第二阶段的断口特色是拥有略呈曲折并互相平行的沟槽花式，称为疲惫条带（疲惫辉纹，疲惫条纹）p113/p1327.驻留滑移带：用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除，当对试样从头循环加载时，则循环滑移带又会在原处再现，这种永留或再现的循环滑
17、移带称为驻留滑移带。 P111疲惫寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生损坏前所经受应力或应变的循环次数 p102/p11710.过载长久值：试样在高于疲惫极限的状况下测得的交变循环应力或应变作用下发生损坏前所经受的循环加载次数。 P102/p117。三、试述金属疲惫断裂的特色 p96/p109（1）疲惫是低应力循环延时断裂，即拥有寿命的断裂（2）疲惫是脆性断裂（3）疲惫对缺点十分敏感（4）疲惫断裂也是裂纹萌发和扩展的过程。七、试述金属表面增强对疲惫强度的影响。（新书 P117P118，旧书P135P136）答：表面增强办理可在机件表面产生有益的剩余压应力，同时还可以提升机件表面的强度和
18、硬度。这双方面的作用都能提升疲惫强度。表面增强方法，往常有表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热办理等。（1）表面喷丸及滚压喷丸是用压缩空气将坚硬的小弹丸高速喷打向机件表面，使机件表面产生局部形变硬化；同时因塑变层四周的弹性拘束，又在塑变层内产生残余压应力。表面滚压和喷丸的作用相像，不过其压应力层深度较大，很适于大工件；并且表面粗拙度低，增强成效更好。（2）表面热办理及化学热办理除能使机件获取表硬心韧的综协力学性能外，还可以够利用表面组织相变及组织应力、热应力变化，使机件表面层获取高强度和剩余压应力，更有效地提升机件疲惫强度和疲惫寿命。八、正火 45 钢的 b=610MPa， -1 =300MP
19、a，试用 Goodman公式绘制 max（ min）- m疲惫图，并确立 -0.5 ， 0 , 0.5 等疲惫极限。a11mbrmin,minrmaxmaxmina2max minm2S21(1r )-1 (1bminrSmaxOaOmax rS(1 r ) S ，2( 1 r ) S2r )b 第六章 金属的应力腐化和氢脆断裂一、名词解说1、应力腐化断裂：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象。2、氢脆：因为氢和应力共同作用而致使的金属资料产生脆性断裂的现象。5、氢致延滞断裂：这种因为氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。三、怎样辨别氢脆与应力腐
20、化？答：氢脆和应力腐化对比，其特色表此刻：1、实验室中辨别氢脆与应力腐化的一种方法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加快，则为应力腐化；而当施加一小的阴极电流，使开裂加快者则为氢脆。2、在强度较低的资猜中，或许虽为高强度资料但受力不大，存在的剩余拉应力也较小这时其断裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此处三向拉应力最大，氢浓集在这里造成氢脆断裂。3、氢脆断裂的主裂纹没有分枝的状况这和应力腐化的裂纹是截然相反的。4、氢脆断口上一般没有腐化产物或许其量极微。5、大部分的氢脆断裂 ( 氢化物的氢脆除外 ) ，都表现出对温度和形变速率有激烈的依靠关系。氢脆只在必定的温度范围内出现，出现氢脆的温度
21、区间决定于合金的化学成分和形变速率。第七章 金属的磨损与耐磨性一、名词解说1.磨损：机件表面互相接触并产生相对运动，表面渐渐有细小颗粒分别出来形成磨屑，使表面资料渐渐损失、造成表面损害的现象。二、怎样提升资料或部件的抗粘着磨损能力 ?1、注意一对摩擦副的配对。不要用淬硬钢与软钢配对；不要用软金属与软金属配对。2、金属间互溶程度越小，晶体构造不一样，原子尺寸差异较大，形成化合物偏向较大的金属，构成摩擦副时粘着磨损就较稍微。3、经过表面化学热办理，如渗硫、硫氮共熔、磷化、软氮化等热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜， 或为硫化物， 磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘着磨损。4
22、、改良润滑条件。三、粘着磨损产生的条件、机理及其防备举措又称为咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦副相对滑动速度较小，因缺少润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，致使接触应力超出实质接触点处折服强度而产生的一种磨损。磨损机理：实质接触点局部应力惹起塑性变形，使两接触面的原子产生粘着。粘着点从软的一方被剪断转移到硬的一方金属表面，随后零落形成磨屑，旧的粘着点剪断后，新的粘着点产生，随后也被剪断、转移。这样重复，形成磨损过程。改良粘着磨损耐磨性的举措（1）选择适合的摩擦副配对资料：选择粘着偏向小、互溶性小、表面易形成化合物的资料配对，或许选择金属与非金属配对能提升抗粘着磨损能力。（2）采纳表
23、面化学热办理改变资料表面状态：进行渗硫、磷化、碳氮共渗等在表面形成一层化合物或非金属层，既防止摩擦副直接接触又减小摩擦因素，能提升抗粘着磨损能力。（3）控制摩擦滑动速度和接触压力：减小滑动速度和接触压力能有效能提升抗粘着磨损能力。（4）其余门路：改良润滑条件，降低表面粗拙度，提升氧化膜与基体结协力都能提升抗粘着磨损能力。第八章 金属高温力学性能一、名词解说1.蠕变：在长时间的恒温、恒载荷作用下迟缓地产生塑性变形的现象。3.蠕变极限：在高温长时间载荷作用下不致产生过度塑性变形的抗力指标。 该指标与常温下的折服强度相像。4.长久强度极限：在高温长时载荷作用下的断裂强度 - 长久强度极限。五、试剖析
24、晶粒大小对金属高温力学性能的影响。当使用温度低于等强温度时，细晶粒钢有较高的强度，而当使用温度高于等强温度时，粗晶粒钢有较高的蠕变极限和长久强度极限，可是晶粒太大也会降低高温下资料的塑性和韧性，一般有一个最正确的晶粒度范围。若晶粒度不均匀，会在大小晶粒交界处产生应力集中形成裂纹，会明显降低其高温性能。七、请问资料高温蠕变蠕变断裂有哪几种形式？二者是在何种状况下发生的？在三晶粒交汇处形成楔形裂纹和在晶界上由空洞形成晶界裂纹。前者是在高应力和较低温度下发生的，后者是在低应力和高温下发生的。一、填空：1. 供给资料弹性比功的门路有二，提升资料的 弹性极限 ，或降低弹性模量 。2. 退火态和高温回火态
25、的金属都有包申格效应，所以包申格效应是 金属拥有的广泛现象。3.资料的断裂过程多半包含裂纹的形成与扩展两个阶段，依据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，能够将断裂分为韧性断裂与 脆性断裂 ；依照晶体资料断裂时裂纹扩展的门路，分为 穿晶断裂 和 沿晶断裂 ；依照微观断裂机理分为 剪切断裂 和 解理断裂 ；按作使劲的性质可分为 正断型断裂 和 切断型断裂 。4.滞弹性是指资料在 弹性 范围内迅速加载或卸载后，随时间延伸产生附带的 弹性应变 现象，滞弹性应变量与资料 成分 、 组织 相关。5.包申格效应：金属资料经过早先加载产生少许的塑性变形 , 尔后再同向加载 , 规定剩余伸长应力 增添 ；反向加载，
26、规定剩余伸长应力 降低 的现象。除去包申格效应的方法有 早先进行较大的塑性变形 和 在第二次反向受力前先使金属资料在答复或再结晶温度下退火 。6.单向静拉伸时实验方法的特色是 温度 、 应力状态 、 加载速率一定确立的。7. 过载损害界越 陡直 ，过载损害区越 窄 ，说明资料的抗过载能力越强。8. 依照磨粒受的应力大小， 磨粒磨损可分为 凿削式磨粒磨损 、 高应力碾碎性磨粒磨损、 低应力擦伤性磨粒磨损 三类。9解理断口的基本微观特色为 解理台阶 、 河流花式 和 舌状花式 。10韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由 纤维区 、 放射区 和 剪切唇区三个地区构成。11韧度是权衡资料韧性大小的力学性能指
27、标，此中又分为 静力韧度 、冲击韧度 和 断裂韧度 。12.在值 越小 的试验方法中，正应力重量较大，切应力重量较小，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资料试验；在值 越大 的试验方法中，应力状态较软，资料易产生塑性变形，合用于在单向拉伸时简单发生脆断而不可以充足反应其塑性性能的所谓脆性资料；13. 资料的硬度试验应力状态软性系数 大于 2 ，在这样的应力状态下，几乎全部金属资料都能产生 塑性变形 。14. 硬度是权衡资料软硬程度的一种力学性能，大概上能够分为弹性回跳法、 压入法和 划痕法三大类；在压入法中，依据丈量方式不一样又分为布氏硬度、 维氏硬度和 洛氏硬度。15. 国家标准规定冲击曲折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，所测得的冲击汲取功分别用Aku、Akv标志。16.
