广西大学工程材料力学性能考试秘籍.doc

1、 滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。2、 包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余伸长应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降到零）的现象，称为包申格效应。3、 韧脆转变：金属材料的韧性随温度的降低而降低由韧性断裂向脆性断裂转变的现象。4、 低温脆性：在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。5、 冲击韧度：指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。6、 低应力脆断：在屈服应力一下发生的断裂称为低应力脆断。7、 应力场强度因子KI：I型裂纹应力场的强弱程度。8、 疲劳极限：当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极限。9、 过载损伤：倘若金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限或疲劳寿命减小，这就造成了过载损伤。10、 热疲劳：由于环境温度的反复变化引起金属材料的疲劳现象称为热疲劳。11、 应力腐蚀：在拉应力的作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。12、 白点：钢中过饱和的氢随体积膨胀而将金属局部撕裂形成微裂纹，这种微裂纹的断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色，故称为白点。13、 接触疲劳：机件两接触面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小块状金属剥落而使材料流失的现象，又称表面疲劳磨损或疲劳磨损。蠕变断裂：材料由于在长时间的恒温恒应力作用下缓慢产生塑性变形而引起的断裂。1、影响屈服强度的有关因素及其机理。 答：影响屈服强度的内在因素：1.金属本性及晶格类型纯金属单晶体的屈服强度由位错运动时所受的阻力决定。2.晶粒大小和亚结构晶粒大小的影响是晶界影响的反映，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，将使屈服强度提高。亚晶界的作用和晶界类似，也阻碍位错的运动。3.溶质元素纯金属中融入溶质原子形成间隙型或置换型固溶合金将会显著提高屈服强度，此即为固溶强化。这主要是由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质周围形成了晶格畸变应力场，该应力场产生交互作用，使位错运动受阻，从而提高屈服强度。4.第二相第二相对屈服强度的影响与质点本身在金属材料屈服变形过程中能否变形有很大关系。综上所述，表征金属微量塑性变形抗力的屈服强度是一个对成分、组织极其敏感的力学性能指标，受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工艺可使屈服强度产生明显变化。影响屈服强度的外在因素有：1.温度一般升高温度金属材料的屈服强度降低，但是，金属材料晶体结构不同，其变化趋势也不一样。比如，bcc金属的屈服强度具有强烈的温度效应。2.应变速率拉伸时，加载速度增大，应变速率增大，金属材料的强度将会增加。3.应力状态应力状态对金属材料屈服强度的影响也很重要。切应力分量愈大，愈有利于材料的塑性变形，屈服强度就越低，所以扭转比拉伸的屈服强度低，拉伸要比弯曲的屈服强度低，同应力状态下材料屈服强度不同，并非是材料性质变化，而是材料在不同条件下表现的力学行为不同而已。2、有关韧性断裂和脆性断裂的特点及区别，哪一种断裂危害更大。 答：区别：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量。其断裂面一般呈平行于最大切应力并与主应力成45度角，断口呈纤维状，灰暗色。 脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本不发生塑性断裂，断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，呈发射状或结晶状。 脆性断裂更危险，因为脆性断裂基本不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危险性更大。3、有关低温脆性的物理本质及其影响因素。 答：低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料，它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加，而断裂强度随温度的降低而变化不大。当温度降低到某一温度时，屈服强度增大到高于断裂强度时，在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大，因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了，材料显示脆性。 从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低时，位错运动阻力增大，原子热激活能力下降，因此材料屈服强度增加。影响材料低温脆性的因素有晶体结构 化学成分 显微组织（晶粒大小 金相组织） 温度加载速率、试样形状和尺寸4、断裂韧度有哪些表示方法，如何提高金属材料的断裂韧度。 答：Kic：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能力。 Kc：平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 Gic：平面应变断裂韧度，表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量 Gc：平面应力条件下的断裂韧度， 提高：1.细化基体或合金元素晶粒的大小，提高强度和塑性从而提高Kic 2.减少材料中的夹杂物数量，提高材料的纯净度5、有关低应力脆断的内容 答：在应力水平低于材料屈服极限的情况下，所发生的突然断裂现象称为低应力脆断。低应力脆断是由宏观裂纹扩展引起的，由于裂纹破坏了材料均匀的连续性，改变了材料的内部应力状态和应力分布。防治方法：1.控制构件的使用应力状态 2.避免或尽量减少裂纹尺寸6、金属疲劳断口有哪些特征答：（1）.疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地，从断口形貌来看，疲劳源区的光亮度最大（2）.疲劳区：是疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域，是判断疲劳断裂的重要特征证据。宏观特征是断口比较光滑并分布有贝纹线。（3）.瞬断区：是裂纹最后失稳快速扩展所形成的的断口区域。其断口比疲劳区粗糙，宏观特征同静载的裂纹件的断口一样，随材料性质而变；脆性材料为结晶状断口；韧性材料为放射状或人字纹断口，在边缘平面应力区为剪切唇。7、有关疲劳裂纹的形成机理及防止措施 答：机理：（1）滑移带开裂产生裂纹 金属在循环应力长期作用下，即使其应力低于屈服应力，也会发生循环滑移并形成循环滑移带，这种循环滑移是极不均匀的，总分布在某些局部薄弱区，这种循环滑移带具有持久驻留性，称为驻留滑移带，随着加载循环次数增加，循环滑移带会不断地加宽，当加宽到一定程度时，由于位错的塞积和交割作用，便在驻留滑移带处形成微裂纹。（2）相界面开裂产生裂纹 材料中的第二相或夹杂物易引发疲劳裂纹（3）晶界开裂产生裂纹 对晶体材料由于晶界的存在和相邻晶粒的不同取向性，位错在某一晶粒内运动时会受到晶界的阻碍作用，在晶界处发生位错塞积和应力集中现象，在应力不断循环下，晶界处的应力集中得不到松弛时，应立峰则越来越高，当超过晶界强度时就会在晶界处产生裂纹。阻止方法：（1）固溶强化、细化晶粒，提高材料的滑移抗力，均可以阻止疲劳裂纹萌生，提高疲劳强度。（2）控制第二相或夹杂物的数量、形态、大小和分布，使之“少、圆、小、匀”，均可抑制或延缓疲劳裂纹在第二相或夹杂物附近萌生。（3）晶界强化、净化和细化晶粒均可抑制晶界裂纹形成。8、疲劳极限和疲劳裂纹扩展门槛值的区别 答：当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极限。用-1表示。Kth是疲劳裂纹不扩展的K临界值，疲劳裂纹扩展门槛值。表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能，也是材料的力学性能指标，其值越大，阻止疲劳裂纹开始扩展的能力就越大，材料就越好。 疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳极限有些相似，都是表示无限寿命的疲劳性能，也都受材料成分和组织、载荷条件及环境因素等影响；但疲劳极限是光滑试样的无限寿命疲劳强度，用于传统的疲劳强度设计和校核；疲劳裂纹扩展门槛值是裂纹试样的无限寿命疲劳性能，适于裂纹件的设计和校核。9、表面强化对疲劳强度的影响。 答：表面强化处理可在机件表面产生有利的残余压应力，同时还能提高机件表面的强度和硬度。这两方面的作用都能提高疲劳强度。表面强化方法，通常有表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等。（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；同时因塑变层周围的弹性约束，又在塑变层内产生残余压应力。表面滚压和喷丸的作用相似，只是其压应力层深度较大，很适于大工件；而且表面粗糙度低，强化效果更好。（2）表面热处理及化学热处理他们除能使机件获得表硬心韧的综合力学性能外，还可以利用表面组织相变及组织应力、热应力变化，使机件表面层获得高强度和残余压应力，更有效地提高机件疲劳强度和疲劳寿命。10、金属应力腐蚀的条件及机理。答：应力、化学介质和金属材料三者是产生应力腐蚀的条件。（1）应力 在化学物质诱导开裂过程中起作用的是拉应力（2）化学介质 只有在特定的化学介质中，某种金属材料才能产生应力腐蚀 （3）金属材料 一般认为，纯金属不会产生应力腐蚀，所有合金对应力腐蚀都有不同程度的敏感性 产生机理：最基本的机理是滑移溶解理论和氢脆理论滑移溶解理论：一般对应力腐蚀敏感的合金在特定的化学介质中会形成一层钝化膜，在