工程材料力学性能

1、工程材料的应力曲线有几种典型形式？其主要特征如何？各为什么材料所特有

A脆性材料，只发生弹性形变不发生塑性形变；平断口（大多数玻璃陶瓷岩石横向交联很好的聚合物）b塑性材料屈服点后发生塑变；加工硬化；颈缩；杯状断口（调质钢一些轻合金）c塑性材料；屈服平台，颈缩（退火低碳钢，某些有色金属）d无颈缩塑性材料（铝青钢奥氏体高锰钢）e拉伸不稳定；塑性材料（低熔指固溶体铝合金及含杂质的铁合金）

2、何谓材料的强度？塑性？

3、何谓材料的强度指标？塑性指标有何工程意义？

强度指标：反映材料对塑性变形和断裂抗力的指标，塑性指标：反映材料塑性变形能力的指标（延伸率&k=lk-l0/l0x100% 断面收缩率faik=A0-Ak/A0x100%）意义：a保证零件的安全运行b塑性变形能力是塑性加工的基础

4、何谓循环韧性其工程意义如何？

交变载荷下，由于弹性后效得到弹性滞后环，环的面积表示交变载荷下能量的损耗，也称为弹性滞后环，它的大小代表金属在单向循环应力或交变循环应力作用下，以不可逆方式吸收能量而不破坏的能力，也就是代表着金属靠自身来消除机械振动的能力，循环韧性大，表示消振性好

1、何谓物理屈服现象其工程意义如何

受力式样在外力达到某一特定值后开始发生大规模塑性变形的现象称为屈服它标志着材料的力学响应由弹性变形阶段进入塑性变形阶段上屈服点下屈服点屈服应变量物理屈服现象实际上反映了材料的不均匀变形过程

2、何谓应变时效其原因是什么

经变形和时效处理后材料的塑性韧性降低脆性增强的现象称为应变时效退火状态下合金中的位错多为C,N原子气团钉札这是产生明显屈服点物理原因。经塑性变形后大量位错摆脱气团的影响若卸载后立即重新拉伸被甩掉后的C.N原子来不及形成新的气团故对位错运动无影响不会重新出现屈服点若卸载后时效处理被甩掉的溶质原子有足够的时间重新形成气团钉札位错拉伸后重新出现屈服点使材料强度上升塑韧性下降

3、比较条件应力应变和真实应力应变的异同

异：a弹性变形极小弹性变形部分几乎与纵坐标重合b应力相等时真应变小于条件应变c应变相等时真应力大于条件应力d随塑性变形的发展材料一直在形变强化条件应力-应变曲线上颈缩后应力降低是一种假象

4、何谓形变强化现象？其规律如何表征？其工程意义如何？

变形强度：

规律表征：屈服点到颈缩之间的形变强化规律可用Hollomon公式描述S=Ken次方K为强度系数E为真实塑性应变n为应变强化指数材料形变强化特征主要反映在n值大小上（n=0理想塑性材料一般金属材料n=0.1~0.5 n=1理想弹性材料）n的大小表示材料的应变强化能力或对进一步塑性形变的抗力

工程意义：a保证零件安全运行b对于不能进行热处理强化的材料形变强化是工程上强化材料的重要手段c可以保证某些冷成型工艺的顺利进行

1、韧性断裂：断裂前和宏观塑性变形的断裂（切离微孔聚集型断裂）

低应力脆断：在弹性应力范围内一次加载引起的脆断一般所谓脆性断裂仅指低应力脆断

解理断裂：在拉应力作用下沿一定晶面劈开的断裂形式仅见于BCC Hcp点阵金属为基的金属材料

2、延性断口有哪些部分组成是如何形成的

延性断口：切离型式断口（韧状断口尖锥状断口）微孔聚集型断裂断口：杯锥状断口（纤维区放射区剪切唇）

颈缩开始后颈部由单向应力变为三响应力状态变形集中在颈部进行危险截面中心轴向应力最大变形受到的约束最严重是微孔损伤发展最剧烈的地方微孔形成长大并聚集形成微裂纹裂纹尖端存在应力集中促进新的微孔开裂与长大以及微裂纹的连结纤维区裂纹扩展到临界尺寸之后剩余有效截面积不足以承受现有载荷时裂纹失稳扩展快速撕裂形成具有放射状花样特征的比较平坦光亮的断裂区-放射区裂纹快速扩展至接近表面时由于表面变形不受约束在与拉伸轴体线成45°方向上形成剪切断口-剪切唇

3、沿晶断裂的原因是什么

晶界受到损伤时其变形能力被削弱不足以协调相邻晶粒的变形时便形成沿晶开裂

1、缺口的危害有哪些？

缺口效应：a缺口部分应承担的外力传递给缺口前方的材料产生应力集中现象b缺口根部产生三向应力状态c缺口强化：缺口诱发三向应力状态材料变形受到约束塑性区扩大使缺口试样屈服强度提高

2、如何评定材料的缺口敏感性各有什么特点

缺口敏感性：金属材料因存在缺口造成三向应力状态和应力集中而变脆的倾向

缺口试样静拉伸和偏拉伸试验结果的比值用以评定材料缺口敏感性缺口试样冲击实验则是以冲击性能指标的绝对值评定材料的缺口敏感性

3、冲击实验的特点是什么？为何在工程上得到广泛应用

试样尺寸小加工方便操作容易实验快捷

4、何谓低温脆性？哪些材料易发生低温脆性？工程上有哪些方法评定材料低温脆性

低温脆性：随温度降低金属材料由韧性断裂转变为脆性断裂的现象；以体心立方为基的金属材料如中低强度钢和铍等；系列温度冲击实验

1、应力场强度因子应有何重要物理意义

衡量裂纹顶端应力场强烈程度决定于应力水平裂纹尺寸和形状在一定意义上可以用来描述裂纹扩展的动力

2、如何正确应用Ki=K2c

KI K2c表示材料对裂纹扩展的阻力称为平面应变断裂韧度Ki=Kic左边为裂纹顶端的应力强度因子右边为材料本身固有性能实际上是用应力场强度因子的临界值表示材料的断裂韧度对于含有中心穿透裂纹的无限宽板断裂判据KI=6根号下pai a=Kic推出6c=Kic/根号pai a 即可求裂纹失稳扩展时的应力值或当工作应力已知时求失稳时的裂纹尺寸

3、高强度材料为什么对缺口极其敏感

高强材料：6s>1400uPa本质：是由高强材料的组织特征与裂纹顶端应力应变特征共同作用的结果高强材料组织特征为在较强的固溶体基体上弥散地分布着析出相质点裂纹顶端塑性区小但塑性区内出现析出相质点几率很大靠裂纹顶端的析出相质点附近由应力集中易形成微孔开裂并长大很快与裂纹顶端实现裂纹体的岩裂此时由于塑性区小弹性区大故名义应力可能很低甚至低于6s

1、什么是疲劳疲劳破坏的特征及断口特点是什么

疲劳：由于承受变动载荷而导致裂纹萌生和扩展以至断裂失效的全过程疲劳破坏特征：a 脆性断裂突发性无预兆b断裂时名义应力低c是累积损伤过程；断口特点：断口由疲劳源裂纹扩展区疲劳断裂区三区组成；裂纹扩展区有贝壳或海滩状弧线它的尺寸取决于应力水平和材料的断裂韧性

2、什么是高周疲劳，什么是低周疲劳如何进行表征

高周疲劳：变动载荷作用下，循环周次大于10的5此方的疲劳以材料最大应力6max或应力半振幅6a对循环寿命N的关系和疲劳极限6r来表征

低周疲劳：循环周次小于10的5此方的疲劳以应变寿命曲线和循环应力应变曲线表征