力学性能复习

1、力学性能复习重点补充(14级)* 硬度是指金属在表面上不大体积内抵抗 变形 或者 破裂 的能力。 *应力腐蚀显微裂纹常有分叉现象，呈 枯树枝 状。*氢致裂纹的扩展方式是 步进 式，而应力腐蚀裂纹扩展方式是 渐进 式的。 *材料抵抗应力松弛的能力称为 松弛稳定性 。*金属蠕变变形机制有两种，一是 位错蠕变 机制，一是扩散蠕变 机制。*单晶体金属的弹性模量在不同金属学方向上是不一样的，表现为 弹性各向异性 。*断裂韧度表征金属材料抵抗裂纹 失稳扩展的能力。*应力腐蚀断口表面可见到“泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑 。*屈服强度随应变速率提高而提高的现象称为 应变速率硬化 。*常见的金属硬度试验包括：布

2、氏硬度 、洛氏硬度 、维氏硬度和显微硬度，他们都属于压入法硬度试验。*根据外加应力与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展有三种基本形式： 张开型 、滑开型 和撕开型 。*冲击载荷与静载荷的主要区别在于 加载速率 不同。*疲劳断口中疲劳区的最大宏观特征为：贝纹线 ，疲劳断口典型的微观特征是：疲劳条带 。*描述材料的蠕变性能常采用 蠕变极限、 持久强度 、 松弛稳定性 等力学性能指标。*名词：*低温脆性*疲劳*蠕变*应变硬化*磨粒磨损*冷脆*磨损*塑性钝化*应力腐蚀*氢脆*图形分析1.下图为某材料的应力-应变曲线，请分析该图，在图中标记出g点对应的弹性变形、塑性变形的应变量各是多少，并标记出材料的屈服强

3、度0.22. 请根据下图所示的晶界和晶粒的强度随温度变化的示意图，指出其两者强度相等的温度是什么，并分别分析温度高于和低于TE时材料断裂的主要类型是什么。两者相交的温度为等强温度 当温度低于TE时，材料晶粒内部的强度低于晶界的强度，材料表现为穿晶断裂； 1. 分析如图所示的包申格效应曲线，请标出图中A、B分别表示的加载方式，并在图中标出应力1条件下的包申格应变。已知卸载前的加载方式为拉伸。2. 请根据s和c随温度变化的示意图，指出两者相交对应的温度是什么，并分别分析温度高于和小于Tk时，随着外力的增大，材料表现出的不同特性。两者相交的温度为韧脆转变温度当温度大于Tk时，材料的断裂强度大于屈服强

4、度，材料先屈服后断裂，表现为韧性断裂；当温度小于Tk时，材料的断裂强度小于屈服强度，外加应力先达到断裂强度，材料表现为脆性断裂。*计算举例1:可能用到的公式： 对于无限大板中心穿透裂纹，裂纹形状系数：单边横向穿透裂纹的裂纹形状系数：；有效裂纹塑性区修正值： （平面应变） （平面应力）1. 有一大型厚板构件，承受工作应力为400 MPa板的中心有一长为4mm的裂纹，裂纹面垂直于工作应力，钢材的s500 MPa，试确定：（1）裂纹尖端的应力场强度因子K;（2）裂纹尖端的塑性区尺寸R0 答：因为，所以要进行塑性修正 根据题意，材料处于平面应变状态 所以， =33.67 MPa·m1/2 因

5、为所以 2有一板件在循环应力下工作，max200MPa，min0MPa，材料的0.2600MPa、KIc104MPa·m1/2，Paris公式中c6.9×10-12，n3.0，使用中发现有1mm单边横向穿透裂纹，估算其疲劳剩余寿命。答：max/0.2200/6000.3<0.7，不需考虑塑性区修正。 此时： 裂纹形状系数：，代入上式得： 计算ac： ，所以ac68.6mm K = 代入估算疲劳寿命：，所以： 代入得Nc1287741.28×105周次 *计算举例2:可能用到的公式： 对于无限大板穿透裂纹，裂纹形状系数：表面半椭圆裂纹：；21.101.461.

6、621.80a/c0.200.500.600.70 有效裂纹塑性区修正值： （平面应变） （平面应力）1. 有一火箭壳体承受很高工作压力，其周向工作拉应力1400MPa。采用超高强度钢制造，焊接后发现有纵向表面半椭圆裂纹（a1mm，a/c0.6）。现有材料性能如下：0.21700MPa，KIc78MPa·m1/2，采用此材料是否安全。答：/0.21400/17000.82，应考虑塑性区修正。 此时： 表面半椭圆裂纹：，平面应变有效裂纹塑性区修正值：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。 （也可对比KIc和ac）2有一板件在脉动载荷下工作，max200MPa，min0，材料的0.2800MPa、KIc104MPa·m1/2，Paris公式中c6.9×10-12，n3.0，使用中发现有0.1mm单边横向穿透裂纹，估算其疲劳剩余寿命。（10分）答：计算K：max/0.2200/8000