材料力学性能参考答案.doc

填空：1 影响材料弹性模数的因素有 键合方式和原子结构 、 晶体结构、化学成分 、微观组织、 温度、 加载条件和负荷持续时间 等。2 提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的 弹性极限，或降低 弹性模量 。3 退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是 具有的普遍现象。4 金属材料常见的塑性变形机理为晶体的 滑移 和 孪生 两种。5 多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的 不同时性和不均匀性 及各晶粒变形的 相互协调性 的特点。6 影响金属材料屈服强度的因素主要有 晶体结构 、晶界与亚结构 、溶质元素 、 第二相 、 温度 等。7 产生超塑性的条件是（1） 超细晶粒 ；（2） 合适的条件，变形温度0.4Tm，应变速率 103s1 ；（3） 应变速率敏感指数较高0.3m1 。8 材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为韧性断裂 与 脆性断裂；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为 穿晶断裂 和 沿晶断裂 ；按照微观断裂机理分为 剪切断裂 和 解理断裂 ；按作用力的性质可分为 正断 和 切断 。9.包申格效应：金属材料经过 预先加载产生少量 的塑性变形,而后再同向 加载,规定残余伸长应力 增加 ； 卸载时降低的 的现象。10剪切断裂的两种主要形式为 滑断（纯剪切断裂）和 微孔聚集性断裂 。11解理断口的基本微观特征为解理台阶 、 河流花样 和 舌状花样 。12韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由 纤维区 、 放射区 和 剪切唇 三个区域组成。13韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为 静力韧度、 断裂韧度 和 冲击韧度 。14. 材料在受到 三向等拉伸 应力作用时压力状态最硬，其 最大切应力分量 分量为零，材料最易发生 脆性断裂 ，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。 单向拉伸 时，正应力分量较大，切应力分量较小，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材料试验； 弯曲、扭转 时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；材料的硬度试验属于 三向压缩 状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。15. 材料缺口敏感性除与材料本身性能、压力状态（加载方式）有关外，还与 缺口形状 、 尺寸 、 实验温度 有关。16. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，按加载方式基本上可以分为 压入法 和 刻划法 两大类，在压入法中，根据加载速率的不同又分为 动态加载法和 静载压入法 。17. 国家标准规定冲击弯曲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，所测得的冲击吸收功分别用 Aku和Akv 标记。18. 影响材料低温脆性的因素有 化学成分 、 晶体结构 、 宏观组织 、 金相组织 、 温度 、 加载速率和试样尺寸和形状 等。19. 根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有 张开型（型）裂纹扩展、 滑开型（型）裂纹扩展和 撕开型（型）裂纹扩展 。20. 疲劳破坏形式按应力状态分为 弯曲疲劳 、 扭转疲劳、 拉压疲劳 、 及 复合疲劳 。按应力高低和断裂寿命分为 高周疲劳 和 低周疲劳。21. 典型的疲劳断口具有 疲劳源 、 疲劳区 、 瞬断区 三个特征区。22. 疲劳条带是疲劳断口的微观特征，贝纹线是断口的宏观 特征。23. 金属材料的疲劳过程也是裂纹的 萌生 和 扩展 过程。24. 材料疲劳抗力指标主要有 1 、 1P 、1N 及 1 等。25. 材料的疲劳强度不仅与载荷条件有关，还受材料 温度 、 平均应力和应力比 、 过载损伤 、 腐蚀介质 、表面状态 等因素的影响。26. 常用的接触疲劳试验机包括 单面对滚式 、 双面对滚式、 止推式 三种。27. 机件的失效形式主要有 磨损 、 腐蚀 、 断裂 三种。28.低碳钢的力-伸长曲线包括 弹性变形阶段 、 屈服变形阶段 、 均匀塑性变形阶段、 集中塑性变形阶段 等四个阶段。29.理想弹性材料的特征为 应变与应力的响应是线性的 、应力和应变是同相位 、 应变是应力的单值函数 。30.粘弹性是指恒应变下的 .应力松弛 和恒应力下的 弹性蠕变 。31.内耗又称为 循环韧性 或 滞弹性。可用 滞后环 面积度量； 32.应变硬化是由塑性变形过程中的 多系 滑移和 交 滑移造成的。应变硬化指数与金属材料的层错能有关，层错能低者n值 大 。冷加工状态n值 小 。晶粒粗大材料n值 大 。33.扭转试验时与周线呈45角方向的应力作用面上正应力最 大 。与周线平行或垂直方向的应力作用面切应力最 大 。34. 弹性后效：加载或卸载时，应变落后于 外加应力 而和 时间 有关的，加载时，称其为“ 正弹性后效 ”，卸载时称其为“ 反弹性后效 ”。35. 应力状态软性系数：试样在变形过程中， 最大切应力 和 最大正应力 的比值。36.微孔聚集型断裂是包括微孔 形核 、 长大聚集 直至断裂的过程。37. 缺口试样 的 抗拉强度bn 与 等截面尺寸光滑试样 的 抗拉强度b 的比值。称为“缺口敏感度”。38.材料在 平面应变 作用下，抵抗 裂纹失稳扩展 的 能力 ，称为“断裂韧度”。39.金属材料在 应力 作用下，常见的三种失效形式 磨损以及 腐蚀和 断裂 。40包申格应变是在 给定应力 下，拉伸卸载后第二次 正向加载 与拉伸卸载后第二次 反向加载 两曲线之间的应变差。41.由于 缺口 的存在，在 静载荷 作用下， 缺口截面 上的 应力状态 发生变化的现象，被称为“缺口效应”。42. 洛氏硬度是在一定的 压力 下，将120角的圆锥金刚石压头 压入工件表面，用所得的 压痕深度来测量 材料硬度值的工艺方法。43.低温脆性是温度 的下降，材料由韧性状态 转变为脆性状态的现象。44.解理断裂的基本特征是沿特定界面发生的脆性穿晶断，它是由大量的相当于晶粒大小的解理面汇合而成。概念： 韧脆转变：条件改变（应力状态、温度、加载速率等），材料的韧性与脆性发生变化的现象。低温脆性：当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理断口特征，断口由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。韧脆转变温度：当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理断口特征，断口由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性，转变温度tk称为韧脆转变温度。弹性：金属材料在外力的作用下，产生变形，当外力去除以后变形也随之消失的性质。韧性：金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。低应力脆断：构件中存在裂纹或缺陷时，断裂应力低于屈服强度，称为低应力脆断。 过载持久值：金属材料在高于疲劳极限的应力下运行时，发生疲劳断裂的循环周次称为材料的过载持久值。 粘弹性：粘弹性是指恒应变下的应力松弛和恒应力下的弹性蠕变 。疲劳缺口敏感性：金属材料在交变载荷下因存在缺口造成的三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向称为疲劳缺口敏感性。缺口敏感度:缺口试样的抗拉强度bn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度b的比值称为缺口敏感度，记为NSR（即NSR=bn/b）。循环内耗：金属材料在弹性区内加载交变载荷（振动）时吸收不可逆变形功的能力。循环韧性：金属材料在塑性区内加载交变载荷（振动）时吸收不可逆变形功的能力。蓝脆：碳钢和某些合金钢在一定温度范围内出现脆性，由于在该温度范围内钢表面被氧化呈蓝色，故称蓝脆。小范围屈服：金属材料在裂纹扩展前，其尖端附近总要先出现一个或大或小的塑性变形区，如果塑性区尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小时，称为小范围屈服。有效裂纹长度：裂纹a前方区域屈服并应力松弛后，比未屈服增加宽度为R0的塑性区，将裂纹延长为a+ry（ry=1/2 R0）, 称a+ry为有效裂纹长度。穿晶断裂：多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的，裂纹穿过晶内的断裂称为穿晶断裂。穿晶裂纹：多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的，穿晶断裂的裂纹穿过晶内，称为穿晶裂纹。解理断裂：解理断裂是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂。解理裂纹：解理断裂是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂，其裂纹称为解理裂纹解理刻面：解理断裂是沿一族相互平行的晶面发生的，这组晶面就是解理刻面。二、说明下列力学性能指标的意义：bc；抗压强度(试样压至破坏过程中的最大应力=Fbc/Ao)pc；pb；规定非比例弯曲应力bb；抗弯强度（试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲力，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力）s；扭转屈服点p0.3；b；抗扭强度（试样在扭断前承受的最大扭矩Tb，利用弹性扭转公式计算的切应力）max；280HBS10/3000/30；硬度值280；HBS布氏硬度淬火钢球；10球直径；3000试验力；30试验力保持时间（直径10mm的淬火钢球在3000*9.8N试验力下保持30s测得的布氏硬度值为280）500HBW5/750；直径5mm的硬质合金球在7.355kN试验力下保持1015s测得到布氏硬度值为500（1015s不标注）HR30N；表面洛氏硬度表示方法：用总试验力294.2N的30N标尺测得的表面洛氏硬度值 HV；维氏硬度值HK；努氏硬度值HS；肖氏硬度值qe；AKV(CVN) ；V形缺口冲击试样的冲击吸收功AKU,U形缺口冲击试样的冲击吸收功aKV；AKV除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击韧度，也是度量材料冲击韧性的一种力学性能指标。aKU, AKU除以冲击试样缺口底部截面积所得之商V15TT,以V型切口冲击试件测定的冲击功AK=15 ft 1bf(20.3N m)对应的温度作为韧脆转化温度，并记为V15TTFATT50；脆性断面率-温度曲线的上平台与下平台之差规定50%所对应的韧脆转变温度。NDT,无塑性（零塑性）转变温度，以低阶能开始的温度定义的韧脆转变温度。FTE,高阶能与低阶能的平均值所对应的温度定义为韧-脆转化温度，记为FTE。FTP；高阶能开始降低的温度定义为韧-脆转化温度。记为FTP KIc；临界应力场强度因子，线弹性条件下以应力场强度因子表示的断裂韧度。GIc；断裂韧度，表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量。JIc；断裂韧度，表示材料抵抗裂纹开始扩展的能力c；裂纹尖端临界张开位移，在弹塑性状态下以变形量表示的断裂韧度。-1，对称应力循环下的弯曲疲劳极限-1P,对称拉压疲劳极限-1N,缺口试样在对称应力循环下的疲劳极限-1, 对称扭转疲劳强度qf,金属材料在交变载荷下的缺口敏感性用疲劳缺口敏感度qf来表示Kth,疲劳裂纹扩展门槛值da/dN,疲劳裂纹扩展速率 ；剩余应力；在规定温度t下，以规定稳态蠕变速率表示的蠕变极限。；在规定温度t下和规定时间内，以规定蠕变总伸长率表示的蠕变极限。 ；在规定温度t下，达到持续时间而不发生断裂的持久强度极限。第一章1.材料的弹性模数主要取决于什么因素？为何说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要取决于金属原子本性和晶格类型。即室温下金属的弹性模量是原子序数的周期函数；单晶体沿原子排列最密的晶向上弹性模量较大，表现为各向异性，多晶体则为各向同性。由于合金化、热处理（显显微组织）、冷塑性变形对弹性模量的影响较小，所以金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。2. 决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？提高金属材料的屈服强度有哪些方法?答：内在因素为金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相；外在因素为温度、应变速率和应力状态。方法有：细晶强化、固溶强化、弥散强化、沉淀强化。7. 何为拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口的形态的因素有哪些？答：中低碳钢光滑圆柱试样断口呈杯锥状，由纤维区、放射区和剪切唇三部分组成，称为拉伸断口三要素。影响宏观拉伸断口的形态的因素有试样形状、尺寸和金属材料的性能及试验温度、加载速率和受力状态。一般来说，材料强度提高，塑性降低，则放射区比例增大；试样尺寸加大，坊社区增大明显，而纤纤维区变化不大。8、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：因为金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部分构成。试样拉伸至缩颈前的塑性变形是均匀塑性变形，缩颈后缩颈区的塑性变形是集中塑性变形。延伸率和断面收缩率可以比较好的反映以上两部分，所以材料的塑性要以这两个指标来度量。工程意义：1根据d和y的相对大小，可以判断金属材料拉伸时是否形成颈缩。如果yd则形成颈缩，且相差越大，颈缩越严重；如果dy则不形成颈缩。 2 判断塑性。当材料的延伸率和断面收缩率的数值较高时（d、y 10%-20%）,则材料的塑性较高，强度一般较低。9.包申格效应有何意义？工程中对机件会产生哪些影响？答：包申格效应是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，卸载时降低的现象。所有退火态和高温回火态金属均有此效应。包申格效应可使规定残余伸长应力增加或降低1520。 1包申格效应对于承受疲劳载荷作用的机件寿命有影响。对于低周疲劳，包申格应变较大的材料，疲劳寿命较高；反之，包申格应变较小的材料，疲劳寿命较低。而对于高周疲劳与此相反。2对于预先经受冷变形的材料，希望材料具有非常小或几乎没有包申格效应，以免材料成形后强度损失。10.试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力伸长曲线图上的区别？为什么？答：对于低、中碳退火钢而言，其从弹性变形阶段向塑性变形阶段的过渡是明显的，表现在实验过程中，外力不增加试样仍然继续伸长；或外力增加到一定数值时突然下降，随后在外力不增加或上下波动的情况下，试样继续变形伸长，即存在上下屈服点和屈服平台。而高碳钢具有连续屈服特征，在拉伸实验时看不到屈服现象，没有明显的上下屈服点和屈服平台。原因：屈服现象与以下三个因素有关：1材料在变形前可动位错密度小，或虽有大量位错但被钉扎，如钢中的位错被杂质原子或第二相粒子所钉扎；2随塑性变形的发生，位错能快速增殖；3位错运动速率与外加应力有强烈的依存关系。对于高碳钢，位错被钉扎，可动位错密度小，所以屈服现象不明显。对于低、中碳钢，可动位错密度大，随塑性变形的发生，位错能快速增殖，屈服现象明显。11. 试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？答：韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程（断口呈灰色、纤维状）；脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形的断裂过程（断口比较齐平光亮，呈放射状或结晶状）淬火钢、铸铁等。脆性断裂前无明显的征兆可寻，且断裂是突然发生的，因而往往引起严重的后果（脆性断口最危险）。因此，应防止脆性脆断。12. 常温静拉伸试验可确定金属材料的哪些性能指标？说出这些指标的符号定义、意义。E弹性模量。 p 比例极限 。弹性变形按正比关系变化的最大应力 。e 弹性极限。材料由弹性变形过渡到弹塑性变形时的应力。s 屈服强度。材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。b抗拉强度。拉伸实验时，试样拉断过程中最大实验力所对应的应力。d 延伸率。试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。y 断面收缩率。试样拉断后，缩颈处横截面积的最大减缩量与原始横截面积的百分比。16常用的标准试样有5 倍试样和10 倍试样，其延伸率分别用5和10表示，说明为什么510。答：由于大多数韧性金属材料的集中塑性变形量大于均匀塑性变形量，因此，比例试样的尺寸越短，其断后伸长率就越大，所以51018.试分析金属材料在屈服阶段为何存在上下屈服点？答： =bv ，式中塑性变形应变速率 ， b柏氏矢量的模 ，r可动位错密度 ， V位错运动平均速率。根据上式，由于前值较小，为了满足一定的塑性变形应变速率的要求，必须增大位错运动速率v，而v决定于应力的大小，其关系为v=( t/ t0)m, 式中t沿滑移面上的切应力，t0位错以单位速率运动所需的切应力 ， m-应力敏感指数。欲提高v需要有较高应力t，这就是存在上屈服点的原因。而一旦塑性变形产生，位错大量增殖，增加，则v下降，相应的应力也就突然降低，从而存在下屈服点。25.循环韧性有何工程意义？选择音叉需要选择循环韧性高的还是低的材料？答：材料的循环韧性越高，则机件依靠材料自身的消振能力越好。因此，高的循环韧性对于降低机械噪声，抑制高速机械振动，防止共振导致疲劳断裂是非常重要的。对于音叉，选用循环韧性低的材料，音质好。第二章1. 布氏硬度与洛氏硬度可否直接比较？布氏硬度：以压痕的表面积来度量材料的硬度。洛氏硬度：以压痕的深度来度量材料的硬度。由于各种硬度测试方法的原理不同，所以测出的硬度值不能直接进行比较。但可通过一定经验公式换算后相比较。2. 缺口对材料的拉伸力学性能有什么影响？第一缺口效应：轴向应力在缺口根部最大，并随着离开根部的距离加大而降低。在根部产生应力应变集中效应。缺口根部为两向拉伸应力状态，而内侧为三向拉伸的平面应变状态。这种两向或者三向应力状态，就是缺口的第二效应。缺口是塑性材料强度增高，塑性降低，这是缺口的第三效应。无论脆性材料或塑性材料，其机件上的缺口都因造成两向或三向应力状态和应力应变集中而产生变脆倾向，降低了使用的安全性。4. 什么叫金属的缺口效应？实际机件不可能是完全光滑的，往往存在着截面的急剧变化，如键槽、油孔、螺纹等，这种截面变化的部位可视为缺口。由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，即产生所谓“缺口效应”。从而影响材料的力学性能。5.金属材料在受到扭转、单向拉伸、三向等拉伸、单向压缩、两向压缩、三向压缩应力作用时，其应力状态软性系数分别为多少？加载方式 软性系数 扭转 0.8 单向拉伸 0.5 三向等拉伸 0 单向压缩 2.0 两向压缩 1.0 三向压缩 （硬度测量） 7.缺口试样拉伸时应力分布有何特点？当板材处于弹性范围内时，轴向应力y在缺口根部最大，并随着离开根部的距离加大而降低。在根部产生应力应变集中效应。薄板受拉伸后，在X方向上也出现应力x ，它是由于纵向拉伸的过程中出现了横向收缩而引起的。厚板Z方向也出现应力sz 对于塑性较好的材料，若根部产生塑性变形，应力将重新分布，并随载荷的增加塑性区逐渐扩大，直至整个截面上都产生塑性变形。当缺口内侧截面上局部区域产生塑性变形后，最大应力已不在缺口根部，而在其内侧一定距离ry处。该处x最大，所以y、z也最大。8.试综合比较光滑试样轴向拉伸、缺口试样轴向拉伸和偏斜拉伸试验的特点单向静载拉伸试验是应用最广泛的材料力学性能测试方法。光滑试样单向静拉伸试验方法的主要特点：1、试样通常为光滑圆柱形状。2、试验过程中，温度、应力状态和加载速率是一定的。缺口静拉伸试验，广泛用于研究高强度钢的力学性能，钢和钛的氢脆，已经用于研究高温合金的缺口敏感性等：缺口试样轴向拉伸时，材料因存在缺口造成的三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向（即缺口敏感性）。缺口偏斜拉伸试验过程中，试样在承受拉伸力的同时还承受弯曲力的作用，承受复合载荷，故其应力状态更硬，缺口截面上的应力分布更不均匀，因而，更能显示材料的缺口敏感性。13. 布氏硬度与洛氏硬度的测量方法有何不同？280HBS10/3000/30与500HBW5/750代表什么意思？HRA、HRB、HRC分别用于测量何种材料的硬度？布氏硬度测量方法：1、钢球压入试样表面2、卸去载体后测定压痕直径。当压力和压头直径一定时，压痕直径越大，布氏硬度值越低，即变形抗力越小；反之，布氏硬度值越高。即布氏硬度是以压痕的表面积来度量材料的硬度。洛氏硬度测量方法：载荷两次加载。压头为120金刚石圆锥，或直径1.588/3.175mm淬火钢球。 压痕深度h越大，硬度值越低；反之，就越高。即洛氏硬度是以测量压痕深度表示材料的硬度值。表示方法：数字（硬度值）硬度符号（HBS或HBW）数字（钢球直径）/数字（载荷）/数字（保持时间），1015s不标280HBS10/3000/30：即表示用10mm的钢球作压头，在3000kgf(29421N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为HBS280。500HBW5/750，即表示用5mm的硬质合金球作压头，在750kgf(7350N)的试验力作用下，保持时间为1015s后所测得的硬度值为500。HRA：硬质合金；HRB：碳钢、有色合金；HRC：调质钢、淬火钢第三章1. 试说明低温脆性的物理本质及其影响因素？当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理断口特征，断口由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。低温脆性的物理本质：微观上位错运动阻力对温度变化比较敏感。因而材料的断裂强度随温度变化很小，而屈服强度变化较明显。影响因素：内部因素：化学成分、晶体结构、宏观组织、金相组织。外部因素：温度、加载速率、试样尺寸和形状。3.为何讲冲击韧性无物理意义，有实际意义？主要有哪些用途？冲击韧性是指材料在冲击载荷的作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。冲击韧性是数学平均值，实际上缺口截面上的应力应变分布是极不均匀的，塑性变形和试样所吸收的功主要集中在缺口附近，取平均值无物理意义。 用途：1.反映原材料的冶金质量和热加工后产品质量。2.根据Ak温度曲线，测定材料的韧脆转变温度。以评定材料的低温脆性倾向。用于抗脆断设计。并为机件服役条件设定温度范围。3.对于s相同的材料，评定材料对大能量冲击破坏的缺口敏感性。 5细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说改善材料低温脆性，为什么？细化晶粒降低冷脆转变温度，晶粒细，滑移距离短，在障碍物前塞积的位错数目较少，相应的应力集中较小，而且由于相邻晶粒取向不同，裂纹越过晶界有转折，需要消耗更多的能量；晶界对裂纹扩展有阻碍作用，裂纹能否越过晶界，往往是产不产生失稳扩展的关键。晶粒越细，则晶界越多，阻碍作用越大。9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?金属材料脆性转变的本质是其塑性变形能力对温度变化的反映。在可用滑移系统足够多、阻碍滑移的因素不因温度变化而加剧的情况下，材料将保持足够的变形能力而不表现出脆性断裂，面心立方金属属于这种情况。第四章1. 说明KI和KIc的异同。答：KI是力学参量，只和载荷及试样尺寸有关，而与材料无关；KIc是力学性能指标，只和材料成分，组织结构有关，而和载荷及试样尺寸无关。但两者量纲及单位相同。7.为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据？答：高强度、超高强度钢的机件，中低强度钢的大型、重型机件经常在屈服应力以下发生低应力脆性断裂。由于裂纹的存在破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部的应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统力学强度理论已不再适用。8.试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K的表达式答：表示应力场的强弱程度。表达式见课本6970页。9.试述K判据的意义及用途答：K判据是根据应力场强度因子和断裂韧度的相对大小，建立的裂纹失稳扩展脆断的断裂判据。KIKIc或者Ya1/2KIc。只要满足上述条件，就会发生脆性断裂。断裂判据式是工程上很有用的关系式，它将材料断裂韧度同机件的工作应力及裂纹尺寸的关系定量地联系起来了，因此可以直接用于设计计算，如用以估计裂纹体的最大承载能力、允许的裂纹尺寸，以及用于正确地选择机件材料、优化工艺等。10.试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素，在什么条件下需考虑塑性区的影响对K进行修正？答：因为裂纹尖端应力集中，扩展前应力超过材料屈服应力时便会产生塑性变形，形成塑性区。受断裂韧度和材料的屈服强度影响。即Kc越高ss越低，塑性区域宽度就越大。一般当/s0.60.7时，需考虑塑性区的影响对Ki进行修正。15. 张开型、滑开型和撕开型哪种断裂方式最危险？答：张开型。？18.试述Kc和AkV的异同及其相互之间的关系（不会）答答：KIC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力；AKV为冲击吸收功，表示V形缺口材料的冲击吸收功.材料在冲击载荷的作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。茹尔夫对一些中、高强度钢进行试验，发现(Kc/ 0.2)2与(AkV/ 0.2)2呈线性关系。如图所示。24什么叫断裂韧性？它与应力场强度因子有何联系与区别？答：断裂韧性是指处于临界或失稳状态的应力场强度因子。应力场强度因子是力学参量，只和载荷及试样尺寸有关，而与材料无关；断裂韧性是力学性能指标，只和材料成分，组织结构有关，而和载荷及试样尺寸无关。但两者量纲及单位相同。第五章1.轴对称循环应力的平均应力、应力幅和应力比分别为多少？答：平均应力m=0，应力幅a为正弦波波幅，应力比r=-1。4. 疲劳宏观断口上的贝纹线与微观断口的条带有什么区别？答：贝纹线是疲劳区最重要的宏观特征，一般认为它是由载荷变动引起的，使裂纹前沿留下了弧状的台阶痕迹。贝纹线是一簇几乎平行的弧线，其凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。疲劳条带是疲劳断口的微观特征，是具有略弯曲并相互平行的沟槽花样，它是裂纹扩展时留下的微观痕迹，每一条带可以视为一次应力循环的扩展痕迹，裂纹的扩展方向和条带垂直。在电子显微镜下观察贝壳状条纹，可以看出它是由很多疲劳条带组成的。7.试述金属疲劳断裂的特点答：(1)疲劳是低应力循环延时断裂。其应力水平往往低于材料的屈服强度或抗拉强度，应力高时寿命短，应力低时寿命长。当应力低于材料的疲劳极限时，寿命可达无限长。(2)疲劳是脆性断裂。一般疲劳的应力水平低于材料的屈服强度，所以不管是韧性材料还是脆性材料，疲劳断裂前不会发生塑性变形，因此危害性极大。(3)疲劳对缺陷十分敏感。疲劳破坏从局部开始，对缺陷具有高度的选择性。缺口和裂纹产生应力集中，组