名词解释(1135).doc

名词解释【滞弹性】答：在实际材料弹性变形过程中应变落后于应力的现象叫做滞弹性. 【加工硬化指数】答：加工硬化指数是反映材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况。在数值上等于，其值愈大，材料继续变形时硬化愈快。【高周疲劳】答：在交变载荷作用下经长时间工作后而发生的断裂现象叫做疲劳，高周疲劳是指应力较低，应力交变频率较高情况下的疲劳，也就是通常所说的疲劳。【应力腐蚀】答：材料或零件在应力和腐蚀环境作用下引起的破坏。【磨粒磨损】答：当硬颗粒或某些硬金属碎片等在压力的作用下滑过或滚过零件表面时产生的磨损。【包辛格效应】答：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。【低周疲劳】应力高(工作应力接近或大于材料的屈服强度) , 应力交变频率低 , 断裂时应力交变次数少(小于102105次)的情况下产生的疲劳叫做低周疲劳.【腐蚀疲劳】答：材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效叫做腐蚀疲劳。【氢脆】答：材料内部含有氢或使用环境与介质中有氢时引起的脆性。【蠕变极限】蠕变极限是保证在高温长时间载荷作用下机件不致产生过量塑性变形的抗力指标.【平面应力状态】由于板材较薄, 在厚度方向可以自由变形，即在厚度方向的收缩不受限制，这种应力状态成为平面应力状态。【疲劳门槛值】在裂纹扩展的第一阶段中，当K小于某一临界值Kth时，疲劳裂纹不扩展，Kth叫作疲劳门槛值。【持久强度】持久强度是指材料在一定温度下和规定的持续时间内引起断裂的最大应力值，记作tT(MN/m2)【平面应变状态】由于板的厚度方向不能自由变形，即z=0，根据虎克定律，z=1/Ez-(x+y)=0，固有z=(x+y)，这种应力状态就称为平面应变状态。 【弹性比功】弹性比功为应力应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功，即：弹性比功1/2(e2/E)式中e为材料的弹性极限，它表示材料发生弹性变性的极限抗力。填空题1、低碳钢拉伸试验的过程可以分为 弹性变形 、 塑性变形 和 断裂 三个阶段。2、材料常规力学性能的五大指标为： 屈服强度 、 抗拉强度 、 延伸率 断面收缩率 、 冲击功 。3、陶瓷材料增韧的主要途径有 相变增韧 、 微裂纹增韧 、 表面残余应力增韧 、 晶须或纤维增韧 显微结构增韧以及复合增韧六种。4、常用测定硬度的方法有 布氏硬度 、 洛氏硬度 和 维氏硬度 测试法。5、聚合物的弹性模量对 结构 非常敏感，它的粘弹性表现为滞后环、应力松弛和 蠕变 ，这种现象与温度、时间密切有关。6、影响屈服强度的内在因素有： 结构健 、 组织 、 结构 、 原子本性 ；外在因素有： 温度 、 应变速率 、 应力状态 。7、缺口对材料的力学性能的影响归结为四个方面： (1)产生应力集中 、 (2)引起三相应力状态，使材料脆化 、 (3)由应力集中带来应变集中 、(4)使缺口附近的应变速率增高 。8、材料或零件在 交变应力 和腐蚀介质的共同作用下造成的失效叫腐蚀疲劳。二、指出下列力学性能指标的名称，物理意义及单位【E】答：材料的弹性模量，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力。单位是GPa。【0.2】答：条件屈服强度，材料有0.2残留变形量时的应力。单位是Mpa。【】疲劳门栏值，表示疲劳裂纹不致扩展的最大裂纹尖端应力强度因子幅度，单位是MPam1/2。【-1】疲劳极限；在交变载荷下，金属承受的最大交变应力max越大，发生断裂所用的应力交变次数越少，当最大应力低于某值时，应力交变无数次也不发生疲劳断裂，这个应力就称之为材料的疲劳极限。单位为：MN/m2。【HRC】答：洛氏硬度，表示材料表面不大体积内抵抗变形的能力，实验时采用金刚石圆锥洛氏硬度压头。无单位。【f】断裂极限，指材料在断裂时的条件应力。单位：Mpa。【ys】屈服强度，指材料开始发生塑性变形时的条件应力。单位：Mpa。【K1SCC】应力腐蚀门栏值，指在应力腐蚀的情况下材料或零件发生破坏的最小应力强度因子。单位：MPam1/2。【K1】应力强度因子，表示裂纹尖端应力应变场的强弱。单位：MPam1/2。【HV】维氏硬度，表示材料或零件在不大的面积上抵抗变形的能力，实验时用四方锥作压头。单位：Kgf/mm2。【AK】冲击功，将具有一定重量的摆锤举至一定高度，使其获得一定的势能，然后将摆锤释放，在摆锤落至最低位置处将试样冲断，摆锤在冲断试样时所做的功称为冲击功，单位是NM(J)。【n】加工硬化指数；反映了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力，也就是说，n决定了材料能够产生的最大均匀应变量。无单位。 【-1】疲劳极限；在交变载荷下，金属承受的最大交变应力max越大，发生断裂所用的应力交变次数越少，当最大应力低于某值时，应力交变无数次也不发生疲劳断裂，这个应力就称之为材料的疲劳极限。单位为：MN/m2。【KIC】平面应变的断裂韧性；反映材料阻止裂纹扩展的能力，是材料本身的特性。单位为：MPam1/2。【】四、请说明下面公式各符号的名称以及其物理意义【1】对公式进行解释，并说明各符号的名称及其物理意义（5分）答：表示带有裂纹的材料断裂应力与断裂韧性、裂纹尺寸之间的关系。c：断裂应力，表示金属受拉伸离开平衡位置后，位移越大需克服的引力越大，c表示引力的最大值； K1C：平面应变的断裂韧性，它反映了材料组织裂纹扩展的能力；Y：几何形状因子ac：裂纹长度【2】对公式进行解释，并说明各符号的名称及其物理意义（5分） 答：表示疲劳裂纹扩展速率与裂纹尖端的应力强度因子幅度之间的关系。 ：裂纹扩展速率（随周次）；c与m：与材料有关的常数；：裂纹尖端的应力强度因子幅度。【ss】蠕变速率，反映材料在一定的应力作用下，发生蠕变的快慢；n为应力指数，n并非完全是材料常数，随着温度的升高，n略有降低；A为常数；为蠕变应力。该公式反映了在稳态蠕变阶段，蠕变速率和蠕变应力之间的关系。五、简答题1材料常规力学性能的五大指标是什么？ 【答】屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、冲击功 。2缺口对材料的性能有哪些影响？缺口冲击韧性和断裂韧性有何关系？【答】影响：产生应力集中；引起三向应力状态，使材料变脆；由应力集中带来应变集中；使缺口附近的应变速率增高。关系：温度对二者的影响类似、加载速率所引起的脆性转变温度的改变一致，二者在低温下有一定的对应关系。3. 为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量? 它们在工程上各有什么实际意义?答：试样拉断时所测得的延伸率主要反映了材料均匀变形的能力，而断面收缩率则反映了材料局部变形的能力。在试样拉伸过程中，试样伸长包括两部分，均匀伸长（颈缩前）和局部伸长（颈缩后），因此可以用延伸率和断面收缩率来度量材料的塑性。4. 产生颈缩的应力条件是什么? 要抑制颈缩的发生有哪些方法?答：当加工硬化速率等于该处的真应力时就开始颈缩。 措施：提高加工硬化指数。5. 金属材料在高温下的变形机制与断裂机制和常温比较有何不同?答：（变形机制） 常温下的变形是通过为错的滑移和产生孪晶；高温下变形有为错攀移、空位扩散和晶界滑移三种方式。（断裂机制） 常温下金属材料的断裂是由于应力集中在某处先形成裂纹源，初始裂纹在应力作用下开展，有效界面积减小，应力达到材料强度极限时产生断裂；高温下往往是在晶界上出现许多空穴或微孔，这些微孔聚合相连，或者在晶界上有许多楔形裂纹，最后导致晶界断裂，1陶瓷材料增韧主要有哪些途径？答：相变增韧、微裂纹增韧、表面残余应力增韧、晶须或纤维增韧/、显微结构增韧以及复合增韧六种。2为什么通常体心立方金属显示低温脆性，而面心立方金属一般没有低温脆性?答：对于体心立方金属来说，随着温度的下降屈服强度上升剧烈，但形变硬化速率却对温度不太敏感，因此随着温度下降其抗拉强度与屈服强度的差别基本保持不变，而延伸率则越来越低。这样，当屈服强度上升到和其解离断裂抗力相等时，材料就发生脆断。对于面心立方金属来说，屈服强度随温度降低基本不变，但加工硬化速率却迅速上升，相应地也伴随着抗拉强度迅速上升。均匀延伸率随温度的降低不是减小而是明显增大。故面心立方金属没有冷脆现象。3. 提高金属材料的屈服强度有哪些方法? 试用已学过的专业知识就每种方法各举一例。【答】：从组织的影响来看有四种强化机制影响金属材料的屈服强度：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、晶界和亚晶强化；影响屈服强度的外在因素还有：温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高，材料的屈服强度也升高。【】和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点? 造成这种差别的原因何在?答：首先，材料在高温下将发生蠕变现象，即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断发生变形；其次，材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。应变越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。再次，材料在高温下晶界附近是弱化的区域。但在常温或不太高的温度下，晶界却是阻止变形引起材料强化的因素，细晶粒不仅强度高，塑韧性也好。另外还有高温应力松弛、蠕变还会产生疲劳损伤，使高温疲劳强度下降。【】材料在高温下的力学性能特点都是和蠕变过程紧密相连的。【】影响应力腐蚀的主要因素有哪些？答【环境因素】对于某一特定的材料只有在特定的介质中才发生应力腐蚀【力学因素】如塑性加工后不同方向、热处理状态等【冶金因素】材料成分、组织、强度等。【】提高金属材料的屈服强度有哪些方法?试用已学过的专业知识就每种方法各举一例。【答】 从组织的影响来看有四种强化机制影响金属材料的屈服强度：固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、晶界和亚晶强化；影响屈服强度的外在因素还有：温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高，材料的屈服强度也升高。【】和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点?造成这种差别的原因何在?【答】首先，材料在高温下将发生蠕变现象，即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断发生变形；其次，材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。应变越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。再次，材料在高温下晶界附近是弱化的区域。但在常温或不太高的温度下，晶界却是阻止变形引起材料强化的因素，细晶粒不仅强度高，塑韧性也好。另外还有高温应力松弛、蠕变还会产生疲劳损伤，使高温疲劳强度下降。材料在高温下的力学性能特点都是和蠕变过程紧密相连的。3、金属疲劳破坏的特点是什么？典型疲劳断口具有什么特征？提高疲劳强度的途径有哪些？【答】金属疲劳破坏有以下三个特点：第一，断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然地破坏；第二，引起疲劳破坏的应力很低，常常低于静载时的屈服强度；第三，疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组成部分。 一个典型的疲劳断口总是有疲劳源、疲劳裂纹扩展源和最终断裂区三部分组成。2、提高零件的疲劳寿命有哪些方法?试就每种方法各举一应用实例，并对这种方法具体分析，其在抑制疲劳裂纹的萌生中起有益作用，还是在阻碍疲劳裂纹扩展中有良好的效果?【答】提高疲劳寿命的方法有：1、采用滚压或喷丸的表面强化方法。因为疲劳裂纹的萌生大多起源于表面，滚压或喷丸时表面的塑性变形受到约束，使表面产生很高的残留压应力，这种情况下表面就不易萌生疲劳裂纹，即使表面有小的裂纹，裂纹也不易扩展。2、利用表面化学热处理的方法来提高零件的疲劳强度。如渗碳氮化等，其表面强化原理和上述的喷丸、滚压法是相同的，也是在渗层表面产生残余压应力。3、减少夹杂物。夹杂物如Al2O3、硅酸盐和MnS等与基体的膨胀系数不同，在淬火过程中使其周围产生应力，在夹杂物和基体之间萌生疲劳裂纹。4、细化晶粒。细化晶粒对阻止疲劳裂纹的萌生和扩展都是有好处的。细化晶粒相当于减小了平均滑移距离，减少了在晶界上位错塞积所引起的应力集中。5、其它因素。对Ti-8Al-1Mo-1V用铍的表面镀层能显著提高疲劳极限。在零件制造过程中，注意消除磨削和焊接等工艺造成的残余拉应力。3、为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?【答】试样拉断时所测得的延伸率主要反映了材料均匀变形的能力，而断面收缩率则反映了材料局部变形的能力。在试样拉伸过程中，试样伸长包括两部分，均匀伸长（颈缩前）和局部伸长（颈缩后），因此可以用延伸率和断面收缩率来度量材料的塑性。六、综合题1金属疲劳破坏的特点是什么？典型疲劳断口具有什么特征？提高疲劳强度的途径有哪些？ 【答】金属疲劳破坏有以下三个特点：第一，断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然地破坏；第二，引起疲劳破坏的应力很低，常常低于静载时的屈服强度；第三，疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组成部分。（） 一个典型的疲劳断口总是有疲劳源、疲劳裂纹扩展源和最终断裂区三部分组成。（）提高疲劳强度的途径（略）2一直径为2.5mm，长为200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm,试计算：(1)杆的最终长度；(2)在该载荷作用下的真应力S与真应变；(3)在该载荷作用下的条件应力与条件应变。 答(1)100%=100%=100%=22.56% =29.13%最终杆长：l=(1+)=200（1+29.13%）=258.26mm(备注：也可利用体积不变定律计算)(2)S=526.13Mpa=25.56% （或 =25.56%）(3) =407.44 Mpa(或S=526.131（122.56）407.44 Mpa100%=29.13%3. 某汽车弹簧，在未装满载时已变形到最大位置，缺载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。试分析这两种故障的本质及改变措施。答：第一种故障主要是材料的刚度（弹性模量）不足，抵抗弹簧变形能力不够； 改进措施：（1）更换弹性模量高的材料；（2）改变材料的截面形状尺寸。 第二种故障主要是材料的弹性极限偏低所致； 改进措施：（1）更换弹性极限高的材料（2）对材料进行适当热处理1提高零件的疲劳寿命有哪些方法? 并对这种方法具体分析，其在抑制疲劳裂纹的萌生中起有益作用，还是在阻碍疲劳裂纹扩展中有良好的效果?【答】提高疲劳寿命的方法有：采用滚压或喷丸的表面强化方法。因为疲劳裂纹的萌生大多起源于表面，滚压或喷丸时表面的塑性变形受到约束，使表面产生很高的残留压应力，这种情况下表面就不易萌生疲劳裂纹，即使表面有小的裂纹，裂纹也不易扩展。利用表面化学热处理的方法来提高零件的疲劳强度。如渗碳氮化等，其表面强化原理和上述的喷丸、滚压法是相同的，也是在渗层表面产生残余压应力。减少夹杂物。夹杂物如Al2O3、硅酸盐和MnS等与基体的膨胀系数不同，在淬火过程中使其周围产生应力，在夹杂物和基体之间萌生疲劳裂纹。细化晶粒。细化晶粒对阻止疲劳裂纹的萌生和扩展都是有好处的。细化晶粒相当于减小了平均滑移距离，减少了在晶界上位错塞