力學(xué)性能復(fù)習(xí)

1、力學(xué)性能復(fù)習(xí)重點(diǎn)補(bǔ)充(14級(jí))* 硬度是指金屬在表面上不大體積內(nèi)抵抗 變形 或者 破裂 的能力。 *應(yīng)力腐蝕顯微裂紋常有分叉現(xiàn)象，呈 枯樹(shù)枝 狀。*氫致裂紋的擴(kuò)展方式是 步進(jìn) 式，而應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展方式是 漸進(jìn) 式的。 *材料抵抗應(yīng)力松弛的能力稱為 松弛穩(wěn)定性 。*金屬蠕變變形機(jī)制有兩種，一是 位錯(cuò)蠕變 機(jī)制，一是擴(kuò)散蠕變 機(jī)制。*單晶體金屬的彈性模量在不同金屬學(xué)方向上是不一樣的，表現(xiàn)為 彈性各向異性 。*斷裂韌度表征金屬材料抵抗裂紋 失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。*應(yīng)力腐蝕斷口表面可見(jiàn)到“泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物及腐蝕坑 。*屈服強(qiáng)度隨應(yīng)變速率提高而提高的現(xiàn)象稱為 應(yīng)變速率硬化 。*常見(jiàn)的金屬硬度試驗(yàn)包括：布

2、氏硬度 、洛氏硬度 、維氏硬度和顯微硬度，他們都屬于壓入法硬度試驗(yàn)。*根據(jù)外加應(yīng)力與裂紋擴(kuò)展面的取向關(guān)系，裂紋擴(kuò)展有三種基本形式： 張開(kāi)型 、滑開(kāi)型 和撕開(kāi)型 。*沖擊載荷與靜載荷的主要區(qū)別在于 加載速率 不同。*疲勞斷口中疲勞區(qū)的最大宏觀特征為：貝紋線 ，疲勞斷口典型的微觀特征是：疲勞條帶 。*描述材料的蠕變性能常采用 蠕變極限、 持久強(qiáng)度 、 松弛穩(wěn)定性 等力學(xué)性能指標(biāo)。*名詞：*低溫脆性*疲勞*蠕變*應(yīng)變硬化*磨粒磨損*冷脆*磨損*塑性鈍化*應(yīng)力腐蝕*氫脆*圖形分析1.下圖為某材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，請(qǐng)分析該圖，在圖中標(biāo)記出g點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彈性變形、塑性變形的應(yīng)變量各是多少，并標(biāo)記出材料的屈服強(qiáng)

3、度0.22. 請(qǐng)根據(jù)下圖所示的晶界和晶粒的強(qiáng)度隨溫度變化的示意圖，指出其兩者強(qiáng)度相等的溫度是什么，并分別分析溫度高于和低于TE時(shí)材料斷裂的主要類型是什么。兩者相交的溫度為等強(qiáng)溫度 當(dāng)溫度低于TE時(shí)，材料晶粒內(nèi)部的強(qiáng)度低于晶界的強(qiáng)度，材料表現(xiàn)為穿晶斷裂； 1. 分析如圖所示的包申格效應(yīng)曲線，請(qǐng)標(biāo)出圖中A、B分別表示的加載方式，并在圖中標(biāo)出應(yīng)力1條件下的包申格應(yīng)變。已知卸載前的加載方式為拉伸。2. 請(qǐng)根據(jù)s和c隨溫度變化的示意圖，指出兩者相交對(duì)應(yīng)的溫度是什么，并分別分析溫度高于和小于Tk時(shí)，隨著外力的增大，材料表現(xiàn)出的不同特性。兩者相交的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)溫度大于Tk時(shí)，材料的斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)

4、度，材料先屈服后斷裂，表現(xiàn)為韌性斷裂；當(dāng)溫度小于Tk時(shí)，材料的斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，外加應(yīng)力先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，材料表現(xiàn)為脆性斷裂。*計(jì)算舉例1:可能用到的公式： 對(duì)于無(wú)限大板中心穿透裂紋，裂紋形狀系數(shù)：?jiǎn)芜厵M向穿透裂紋的裂紋形狀系數(shù)：；有效裂紋塑性區(qū)修正值： （平面應(yīng)變） （平面應(yīng)力）1. 有一大型厚板構(gòu)件，承受工作應(yīng)力為400 MPa板的中心有一長(zhǎng)為4mm的裂紋，裂紋面垂直于工作應(yīng)力，鋼材的s500 MPa，試確定：（1）裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K;（2）裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸R0 答：因?yàn)?，所以要進(jìn)行塑性修正 根據(jù)題意，材料處于平面應(yīng)變狀態(tài) 所以， =33.67 MPa·m1/2 因

5、為所以 2有一板件在循環(huán)應(yīng)力下工作，max200MPa，min0MPa，材料的0.2600MPa、KIc104MPa·m1/2，Paris公式中c6.9×10-12，n3.0，使用中發(fā)現(xiàn)有1mm單邊橫向穿透裂紋，估算其疲勞剩余壽命。答：max/0.2200/6000.3<0.7，不需考慮塑性區(qū)修正。 此時(shí)： 裂紋形狀系數(shù)：，代入上式得： 計(jì)算ac： ，所以ac68.6mm K = 代入估算疲勞壽命：，所以： 代入得Nc1287741.28×105周次 *計(jì)算舉例2:可能用到的公式： 對(duì)于無(wú)限大板穿透裂紋，裂紋形狀系數(shù)：表面半橢圓裂紋：；21.101.461.

6、621.80a/c0.200.500.600.70 有效裂紋塑性區(qū)修正值： （平面應(yīng)變） （平面應(yīng)力）1. 有一火箭殼體承受很高工作壓力，其周向工作拉應(yīng)力1400MPa。采用超高強(qiáng)度鋼制造，焊接后發(fā)現(xiàn)有縱向表面半橢圓裂紋（a1mm，a/c0.6）?，F(xiàn)有材料性能如下：0.21700MPa，KIc78MPa·m1/2，采用此材料是否安全。答：/0.21400/17000.82，應(yīng)考慮塑性區(qū)修正。 此時(shí)： 表面半橢圓裂紋：，平面應(yīng)變有效裂紋塑性區(qū)修正值：代入上式得： 查表：a/c=0.6，所以21.62，所以1.28。 代入公式可求得：c1532MPa 1400MPa< 1532MPa所以：<c，此材料安全。 （也可對(duì)比KIc和ac）2有一板件在脈動(dòng)載荷下工作，max200MPa，min0，材料的0.2800MPa、KIc104MPa·m1/2，Paris公式中c6.9×10-12，n3.0，使用中發(fā)現(xiàn)有0.1mm單邊橫向穿透裂紋，估算其疲勞剩余壽命。（10分）答：計(jì)算K：max/0.2200/8000