《材料力學》期末複習題

2021-03-04 09:51:25 字數 4496 閱讀 6354

低溫脆性常發生在具有體心立方結構的金屬及合金中 , 而在麵心立方結構的金屬及合金中很少發現。

8. 按斷裂壽命和應力水平,疲勞可分為?疲勞斷口的典型特徵是?

9.材料的磨損按機理可分為哪些磨損形式。

10. 不同載入試驗下的應力狀態係數分別為多少?

11. 材料的斷裂按斷裂機理可分為?按斷裂前塑性變形大小可分為?

答:材料的斷裂按斷裂機理分可分為微孔聚集型斷裂 , 解理斷裂和沿晶斷裂 ;按斷裂前塑性變形大小分可分為延性斷裂和脆性斷裂 。微孔聚集型斷裂的微觀特徵是韌窩 ;解理斷裂的微觀特徵主要有解理台階和河流和舌狀花樣 ;沿晶斷裂的微觀特徵為石狀斷口和冰糖塊狀斷口。

12. 根據裂紋體所受載荷與裂紋間的關係,可將裂紋分為哪三種型別?哪種型別裂紋是實際工程構件中最危險的一種形式?

根據裂紋體所受載荷與裂紋間的關係 , 可將裂紋分為張開 ( 拉伸 ) 型裂紋、滑開(剪下)型裂紋和撕開型裂紋等三種型別;其中張開(拉伸)型裂紋是實際工程構件中最危險的一種形式。

13.迴圈載荷的五個參量?

對迴圈載荷 ,常用最大應力 、 最小應力 、 平均應力 、 應力半幅 、和應力比等五個參量進行描述。

14. 材料在環境介質作用下的開裂包括哪些型別。

15. 在典型的金屬蠕變曲線上包括哪三個階段。

在典型金屬與陶瓷材料的蠕變曲線上 ,蠕變過程常由減速蠕變 ,恆速蠕變和加速蠕變三個階段組成。

16. 在材料的完整彈性變形中,載入的應力-應變曲線與解除安裝曲線 ( 完全重合 );而對不完整的彈性變形,存在著( 彈性後效彈性滯後包辛格效應 )等彈性變形時載入線與解除安裝線不重合的現象。

17. 測定材料硬度的方法主要有?其中壓入硬度法又可分為?

答:測定材料硬度的方法主要有壓入法 、 回跳法和刻劃法 ;其中壓入硬度法又可分為布氏硬度 、 洛氏硬度、 維氏硬度 、和努氏硬度等。

18. 應力腐蝕中材料與介質的組合是在腐蝕疲勞斷裂中材料會在介質中出現。

19. 材料的拉伸力學效能包括哪些強度指標和哪些塑性指標。

20. 材料的韌性是表徵材料在外力作用下,從變形到斷裂全過程中的能力。

21.σe、σp、σs、、σb、ν、kiscc、等分別表示材料的?

σ e 表示材料的彈性極限 ;σ p 表示材料的比例極限 ; σ s 表示材料的屈服強度 ; σ b 表示材料的抗拉強度 。

22拉伸試樣的直徑一定,標距越長則測出的延伸率會?

23不同載入實驗中,應力狀態係數的大小關係?

24哪種硬度與維氏硬度值可以互相轉換?

25在缺口試樣的衝擊實驗中,試樣的厚度、缺口的尖銳程度和試樣衝擊韌性的關係?

26雙原子模型計算出的材料理論斷裂強度比實際值高出 1~3 個數量級,是因為什麼?

27材料的斷裂韌性隨板材厚度或構件截面尺寸的增加如何變化?

28在研究低周疲勞和高周疲勞時,分別通過控制什麼的方式進行。

29在高溫高壓下,氫與鋼中的碳發生反應生成甲烷氣體,從而導致鋼的塑性降低,這種現象叫做?

30應力鬆弛是指什麼?

31材料的彈性比功,可通過什麼方法來得到提高

32 hrc種表示什麼硬度。

33在缺口試樣的衝擊實驗中,缺口試樣的厚和韌脆轉變溫度的關係

34 i型(張開型)裂紋、ii型(滑開型)裂紋的外加應力與裂紋面的方向關係?

35對稱迴圈應力的應力比 r 為?

36 黃銅容易在什麼溶液中發生應力腐蝕開裂。

37 表示?

38為使材料獲得較高的韌性,對材料的強度和塑性有什麼要求

39奧氏體不鏽鋼在什麼溶液中容易發生應力腐蝕開裂。

40 細晶強化不適用於什麼溫度下的強化?

41. 材料的應力腐蝕開裂具有哪些主要特徵?

答:應力腐蝕開裂具有以下特點:(1)造成應力腐蝕破壞的是靜應力,遠低於材料的屈服強度,而且一般是拉伸應力。

(2)應力腐蝕造成的破壞,是脆性斷裂,沒有明顯的塑性變形。(3)只有在特定的合金成分與特定的介質相組合時才會造成應力腐蝕。(4)應力腐蝕的裂紋擴充套件速率—般在 10-9~10-6m/s,有點象疲勞,是漸進緩慢的,這種亞臨界的擴充套件狀況一直達到某一臨界尺寸,使剩餘下的斷面不能承受外載時,就突然發生斷裂。

(5)應力腐蝕的裂紋多起源於表面蝕坑處,而裂紋的傳播途徑常垂直於拉力軸。(6)應力腐蝕破壞的斷口,其顏色灰暗,表面常有腐蝕產物。(7)應力腐蝕的主裂紋擴充套件時常有分枝。

(8)應力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂,也可以是晶間斷裂。( 5 分 )

42.材料的厚度或截面尺寸對材料的斷裂韌性有什麼影響?在平面應變斷裂韌性kic的測試過程中,為了保證裂紋尖端處於平面應變和小範圍屈服狀態,對試樣的尺寸有什麼要求?

答:材料的斷裂韌性隨材料厚度或截面尺寸的增加而減小,最終趨於乙個穩定的最低值,即平面應變斷裂韌性 k i c 。( 2 分 )

為保證裂紋尖端處於平面應變和小範圍屈服狀態 , 對試樣在 z 向的厚度 b、在 y 向的寬度 w 與裂紋長度 a 之差(即 w-a,稱為韌帶寬度)和裂紋長度 a 設計成如下尺寸

43.脆性和塑性材料的典型應力-應變曲線有哪幾種?並敘述曲線的主要特徵及所屬材料。

答:典型的應力-應變曲線主要有以下兩種:

(1)脆性材料如玻璃、多種陶瓷、岩石,交聯很好的聚合物、低溫下的金屬材料、淬火狀態的高碳鋼和普通灰鑄鐵等的應力-應變曲線,在拉伸斷裂前,只發生彈性變形,不發生塑性變形,在最高載荷點處斷裂,形成平斷口,斷口平面與拉力軸線垂直。( 1 分 )

(2)塑性材料的應力-應變曲線:(a)對調質鋼和一些輕合金,它們的應力-應變曲線可分為:彈性變形階段、發生屈服、應變強化或加工硬化階段、縮頸階段、斷裂等階段;斷裂後形成杯狀斷口。

(b)退火低碳鋼和某些有色金屬材料,應力-應變曲線上具有明顯的屈服點、屈服平台等特徵。(c)對某些塑性較低的金屬如鋁青銅、和形變強化能力特別強的金屬如zgmn13等材料,應力-應變曲線上不出現頸縮的,只有彈性變形階段和均勻塑性變形階段。(d)對某些低溶質固溶體鋁合金及含雜質的鐵合金材料,在應力-應變曲線上回出現多次區域性失穩或齒形特徵。

( 4分 )

44. 解釋形變強化的概念,並闡述其工程意義。

答:拉伸試驗中,材料完成屈服應變後,隨應變的增加發生的應力增大的現象,稱為形變強化。材料的形變強化規律,可用hollomon公式s=kεn描述。

(2 分)形變強化是金屬材料最重要的性質之一,其工程意義在於:1)形變強化可使材料或零件具有抵抗偶然過載的能力,阻止塑性變形的繼續發展,保證材料安全。2)形變強化是工程上強化材料的重要手段,尤其對於不能進行熱處理強化的材料,形變強化成為提高其強度的非常重要的手段。

3)形變強化效能可以保證某些冷成形如冷拔線材和深衝成形等工藝的順利進行。(2 分)

45. 簡述布氏硬度試驗方法的原理、計算方法和優缺點。

46. 解釋平面應力和平面應變狀態,並用應力應變引數表述這兩種狀態。

答 :對薄板 ,由於板材較薄 ,在厚度方向上可以自由變形 ,即σ z= 0 。這種只在兩個方向上存在應力的狀態稱為平面應力 。

對厚板,由於厚度方向變形的約束作用,使得z方向不產生應變,即ε z= 0 , 這種狀態稱為平面應變 。( 2 分 )

47.與常溫下力學效能相比,金屬材料在高溫下的力學行為有哪些特點?

答:與常溫下力學效能相比,金屬材料在高溫下的力學行為有如下特點:

(1)材料在高溫下將發生蠕變現象。即在應力恆定的情況下,材料在應力的持續作用下不斷地發生變形。

(2)材料在高溫下的強度與載荷作用的時間有關了。載荷作用的時間越長,引起一定變形速率或變形量的形變抗力及斷裂抗力越低。

(3)材料在高溫下工作時,不僅強度降低,而且塑性也降低。應變速率越低,載荷作用時間越長,塑性降低得越顯著。因而在高溫下材料的斷裂,常為沿晶斷裂。

(4)在恆定應變條件下,在高溫下工作的材料還會應力鬆弛現象,即材料內部的應力隨時間而降低的現象。

48. 某一高強鋼在化學介質和外加載荷的共同作用下,常發生低應力脆斷。試從斷口和電化學的角度,闡述如何區分鋼的應力腐蝕與氫致延滯斷裂。

答:a) 斷口特徵:

49. 什麼是低溫脆性?並闡述低溫脆性的物理本質。

答:材料因溫度的降低由韌性斷裂轉變為脆性斷裂,衝擊吸收功明顯下降,斷裂機理由微孔聚集型變為穿晶解理,斷口特徵由纖維狀變為結晶狀的現象,稱為低溫脆性或冷脆。

低溫脆性是材料屈服強度隨溫度的下降而急劇增加、但材料的斷裂強度σ f卻隨溫度變化較小的結果。

50. 哪些材料易表現出低溫脆性?工程上常用哪些方法評定材料的低溫脆性?

答:與麵心立方金屬相比,體心立方金屬材料如中低強度鋼等,容易表現出低溫脆性 。在工程上,常用能量準則、斷口形貌準則、斷口變形特徵準則等評價材料的低溫脆性敏感性 。

51. 缺口會引起哪些力學響應?如何評定材料的缺口敏感性?

答:材料截面上缺口的存在,使得在缺口的根部產生應力集中、雙向或三向應力 、 應力集中和應變集中 , 並試樣的屈服強度公升高 , 塑性降低 。

材料的缺口敏感性,可通過缺口靜拉伸、偏斜拉伸、靜彎曲、衝擊等方法加以評定 。

52. 高周疲勞與低周疲勞的區別是什麼?並從材料的強度和塑性出發,分析應如何提高材料的抗疲勞效能?

答:高周疲勞是指小型試樣在變動載荷(應力)試驗時,疲勞斷裂壽命高於 105周次的疲勞過程。高周疲勞試驗是在低載荷、高壽命和控制應力下進行的疲勞。

而低周疲勞是在高應力、短壽命、控制應變下進行的疲勞過程。(2 分)

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