材料力学性能重点概念及问题

名词解释 材料力学性能 1、​ 名词解释 1韧性：金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 2应力状态软性系数：材料力学性能指出，任何复杂应力状态可以用三个主应力σ1，σ2，σ3（σ1>σ2>σ3）按“最大切应力理论” 计算tmax=（σ1-σ2）/2，按“最大正应力理论”计算σmax=σ1-r（σ1-σ3），r为泊松比。Tmax与σmax的比值 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示他们的相对大小，称为应力状态软性系数α。对金属r=0.25，则 。单向拉伸时，σ2=σ3=0，α=0.5。 3冲击韧性：在冲击载荷作用下，金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 4变动载荷：变动载荷是引起疲劳破坏的外力，指载荷大小，甚至方向随时间变动的载荷，其在单位面积上的平均值为变动应力。 5疲劳：金属机件或者构件在变动应力和应变的长期作用下，由于累计损伤而引起的断裂现象。 6应力腐蚀现象（SCC）：金属在拉应力和特定的化学介质作用下经过一段时间后产生的低应力脆断现象。 7氢脆：由于氢和应力的共同作用导致金属材料产生脆性断裂的现象。 8磨损：机件表面相接处并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失，造成表面损伤的现象。 9黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，实在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对速度较小时，因缺乏润滑油，无氧化膜，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。 10蠕变：蠕变就是金属在长时间的恒温恒载荷作用下，缓慢地产生塑性变形现象。又称蠕变断裂。 11应变硬化：在金属整个形变过程中，当外力超过屈服强度时，塑性变相并不像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能进行，即金属有阻止继续塑性变形的能力，即应变硬化性能。 12低温脆性现象：体心立方晶体金属及合金或者某些密排六方晶体金属及合金在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态转化为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，即低温脆性。转变温度tk称为韧脆转变温度。 13应力松弛：在规定温度和初始应力条件下，金属材料中的应力随时间增加而减小的现象。 14韧度：度量材料韧性力学性能的指标，包括静力韧度，冲击韧度，断裂韧度。 2简答 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1抗拉强度的实际意义 （1、σb标志韧性金属实际承载能力，但这种承载能力仅限于光滑试样，所以σb是 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 上金属材料重要的力学性能指标之一，广泛作用于产品规格说明或质量控制指标。 （2、对脆性金属材料而言，一旦拉伸力达到最大值，材料便迅速断裂了，所以σb就是脆性材料的断裂强度，用于产品设计，其许用应力便以σb为判据。 （3、σb的高低决定了屈服强度和应变硬化的指数。 （4、σb与布氏硬度HB，疲劳极限σ-1之间有一定的经验关系，如σb=1/3HB，淬火回火钢σ-1≈1/2σb 2微孔成核长大位错模型 （1、位错线遇到第二相质点时，往往按绕过机制在其周围形成位错环。 （2、这些位错环在外加应力作用下，于第二质点处堆积起来。 （3、当位错环移向基体界面时，界面立即沿滑移面分离而形成微孔。 （4、由于微孔成核，后面的位错所受排斥力大大下降，而被迅速推向微孔，并使位错源重新被激活起来，不断放出新位错。新的位错连续进入微孔，遂使微孔长大。 3韧性断裂的端口形貌 （1）、韧性断裂是金属材料断裂前产生明显塑性变形的断裂。 （2）、韧性断裂时，其宏观端口呈杯锥状，由纤维区，放射区，剪切唇三个区域组成。 （3）、韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力呈45°角。用肉眼或放大镜观察时，端口呈纤维状，灰暗色。纤维状是塑性变形过程中，微裂纹不断扩展和相互连接形成的，而灰暗色是纤维端口表面对光反射能力很弱所致。 （4）、放射区是裂纹作快速地能量撕裂形成的，有放射线花样特征。 4、疲劳断裂与静载荷或一次冲击加载断裂相比具有的特点 （1）、疲劳是低应力循环延时断裂即具有寿命的断裂。当应力低于某一零界值时，寿命可达无限长。 （2）、疲劳时脆性断裂。 （3）、疲劳对缺陷（缺口，裂纹及阻止缺陷）十分敏感。 5、应力腐蚀断裂机理 （1）、对应力腐蚀敏感的合金，首先在表面形成一层钝化膜，使金属不致进一步受到腐蚀，即处于钝化状态。 （2）、若有拉应力作用，则可使裂纹尖端地区产生局部塑性变形，滑移台阶在表面露头时，钝化膜破裂，显露出新鲜表面。 （3）、这个新鲜表面，在电解质溶液中成为阳极，而其余钝化膜的金属表面便成为阴极，从而形成腐蚀为电池。 （4）、拉应力除促使裂纹尖端地区钝化膜破裂以外，更主要的是在蚀坑或原有裂纹尖端的应力集中始终存在，那么微电池反应便不断进行，钝化膜不能恢复，裂纹将逐步向纵深扩展。 6、磨损三个阶段 （1）、跑合阶段：在此阶段内，无论摩擦副双方硬度如何，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积增大，故磨损速率减小。 （2）、稳定磨损阶段：大多数机器零件均在此阶段内服役，实验室磨损试验也需进行到这一阶段。通常根据这一阶段的时间，磨损速率或磨损量来评定不同材料或不同工艺的耐磨性能。 （3）、剧烈磨损阶段：岁机器工作时间增加，摩擦副接触面之间的间隙增大，机件表面的质量下降，润滑膜被破坏，引起剧烈震动，磨损重新加剧，此时机件很快失效。 7、黏着磨损机理 （1）、黏着磨损可以按照摩擦机理来解释。倘若接触面上洁净而未受腐蚀，则局部塑性变形会使两个接触面的原子彼此十分接近而产生强烈黏着（冷焊）。 （2）、若黏着点强度比摩擦副一方金属强度高，则较软一方体内发生剪断，故磨损量较大，表面较粗糙，甚至可能产生咬死现象。 （3）、但黏着点的强度可能比摩擦副两方金属强度都低，此时沿分界面断开，磨损量较小，摩擦面也显得较平滑，只有轻微擦伤。 （4）、若黏着点强度比摩擦副强度都高，则剪切既可能发生在较软金属金属本体内，也可发生在较硬金属本体内，此时，较软金属的磨损量大。 8、聚合物主要物理力学性能特点 （1）、密度小 聚合物是密度最小的工程材料，其密度一般在1.0～2.0g/cm³之间仅为钢的1/8～1/4，工程陶瓷的1/2以下。重量轻，强重比大是聚合物的突出特点。 （2）、高弹性 高弹性的聚合物其弹性变形量可达100％～1000％，一般金属材料只有0.1％～1％。 （3）、弹性模量小 聚合物的弹性模量约为0.4～3.0GPa，一般金属材料则为50～300GPa，因此聚合物的刚度差。 （4）、粘弹性显著 聚合物的高弹性对时间有强烈的依赖性，应变落后于应力，室温下机会发生明显的蠕变变形和应力松弛。 9、塑性变形的特点 多晶体各晶粒变形的不同时性和不均匀性（伪各向同性） 各晶粒变形的相互协调性（相互协调、相互制约） 10、聚合物状态图像的分析 A玻璃态 B过渡态 C高弹态 D过渡态 E粘流态 Tb脆化温度 Tg玻璃化温度 tf粘流态 三、问答题 1、低碳钢的拉应力——伸长曲线 （1）、拉伸力比较小时，试样的伸长随力的增加而增加。 （2、拉伸力在Fe以下阶段，试样在受力时发生变形，卸除拉伸力后，变性能完全恢复，该过程为弹性变形阶段。 （3、当所加拉伸力达到Fa之后，试样产生塑性变形。最初试样上局部区域产生不均匀塑性变形，曲先生出现平台或锯齿，直至C点结束。 （4、继而，进入均匀塑性变形阶段。达到最大拉伸力Fb后，试样再次发生不均匀塑性变形，在局部区域产生缩颈。 （5、在拉伸力Fk处，试样断裂。 综上所述，退火低碳钢在拉伸力的作用下的变形过程分为弹性变形，不均匀屈服塑性变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2包申格效应 （1）、定义：金属材料经过预先加载产生塑性变形，卸载后再同向加载，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称为包申格效应。 （2）、机理：包中格效应与金属材料中性错运动所受的阻力变化有关；在金属预先受载产生少量塑性变形时，位错沿某滑移面运动，遇林位错而弯曲。结果，在位错前方，林位错密度增加，形成为错缠结或胞状组织。如果此时卸载并随后同向加载，位错先不做显著运动，宏观上表现为规定参与伸长应力增加。但如卸载后是假反向应力，位错被迫做反向运动，因为在反向路径上，像林位错这类障碍数量较少，而且也不一定恰好位于滑移位错运动的前方，故位错可以在较低应力作用下移动较大的距离，即第二次反向加载，规定残余伸长应力降低。若金属材料预先经受大塑性变形，因位错增殖和难于重分布，则在随后反向加载时，不显示包申格效应。 （3）、应用：工程上有些材料要通道成型工艺制造构件．也要考虑包申格效应，加大型输油气管线工艺制造的管子，希望所用材料具有非常小的或几乎没有包申格效应。以免管子成型后强度损失。在有些情况下，人们也可以利用包申格效应，如薄板反向弯曲成形、拉拔舶钢棒经过轧辊压制变自等。 （4）、消除包申格效应的力法是：预先进行较大的塑性变形，或在第二次反向受力航先使金属材料丁回复或再结晶温度下退火、如钢在400一500Dc，铜合金在250一270。C退火。 3影响屈服强度的因素 内在因素： 1，金属本性及晶格类型。包含晶格阻力（即派纳力）、位错间交互作用产生的阻力等 2，晶粒大小和亚结构。减小晶粒尺寸将增加位错运动障碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，是屈服强度提高（细晶强化）符合霍尔-派奇 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ；亚晶界作用雷同 3，溶质元素。纯金属中加入溶质原子，形成固溶合金，显著提高屈服强度，即固溶强化 4，第二相。不可变形质点起“钉扎”作用，可变形质点与基体一起变形，二者均提高屈服强度 外在因素： 1，温度。一般温度升高，屈服强度降低 2，应变速率。应变速率增加，屈服强度增大（应变速率硬化现象） 3，应力状态。切应力分量越大，越有利于塑变，屈服强度越低 4、表面强化处理提高疲劳极限机理 表面强化处理可在机件表面产生有利的残余应力，同时还能提高机件表面的强度和硬度。这两方面作用都提高疲劳强度。由图a可见，在表面层相当深度内，应力高于材料的疲劳极限，因而该区域将过早地产生疲劳裂纹。由图b可知，由于表面层疲劳极限提高，以及表面残余压应力使表面层总应力降低，致表面层的总应力低于强化层的疲劳极限，因而不会发生疲劳断裂。