工程材料力学行为
工程材料的性能
布氏硬度操作
(3)表示方法 表示方法 例如： 例如： 120HBS10/1000/30 （4）特点： ）特点： (5)适用范围：铸铁、 适用范围：铸铁、 适用范围 铸钢、 铸钢、非铁金属材 料及热 处理后钢材 毛坯或半成品. 毛坯或半成品
2.洛氏硬度(HR) 2.洛氏硬度(HR) 洛氏硬度 (1)测试原理 测试原理： (1)测试原理： (2)表示方法 表示方法： (2)表示方法： 硬度标尺：HRA、 硬度标尺：HRA、 HRB、 HRB、HRC C标尺最常用 特点： （3）特点： (4)适用范围 适用范围： (4)适用范围： 在批量的成品或半 成品质量检验中广泛 使用. 使用.
KⅠ≥KⅠc时 裂纹就会扩展而导致低应力脆断， 当 KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断，此 式称为K判据。 式称为K判据。
K 2 ac = 1C ） （ Yσ
Y a
1.3 材料在动载荷作用下的力 学性能
动载荷是指突加的、冲击性的， 动载荷是指突加的、冲击性的，大小和方向随 时间而变化的载荷。 时间而变化的载荷。 材料在动载荷作用下的力学 性能，包括冲击韧度和疲劳强度。 性能，包括冲击韧度和疲劳强度。
屈服点σ 和屈服强度σ (3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2 抗拉强度σ (4) 抗拉强度σb
(5) 塑性 断后伸长率δ 1）断后伸长率δ 100% ［（L δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意： 注意： δ和δ5的区别
2）断面收缩率ψ 断面收缩率ψ ψ＝［(S0－S1)/S0］×100% 100%
1.布氏硬度（HB） 1.布氏硬度（HB） 布氏硬度 (1)测试原理 用一直径为D 测试原理： (1)测试原理：用一直径为D的 钢球或硬质合金球， 钢球或硬质合金球，以相应的试验 力压入试样表面，保持一定时间后， 力压入试样表面，保持一定时间后， 卸除试验力， 卸除试验力，在试样表面得到一直 径为d的压痕， 径为d的压痕，用试验力除以压痕 表面积所得的值即为布氏硬度值， 表面积所得的值即为布氏硬度值， HB表示 表示。 用HB表示。 计算公式： 计算公式：
材料力学在机械工程中的应用
材料力学在机械工程中的应用材料力学作为力学的一个分支学科，广泛应用于机械工程领域。
本文将就材料力学在机械工程中的应用进行探讨。
一、材料力学的基本概念材料力学是通过研究材料的应力、应变和变形等力学行为来揭示材料的力学性能及其工程应用。
在机械工程中，了解材料的力学行为对设计和制造具有重要意义。
1.1 应力应力是指单位面积内的力的分布状态。
常见的应力有正应力、切应力等。
正应力是指作用在物体内部某点上的单位面积受力，切应力则是某点的剪切力与单位面积的比值。
了解材料的应力分布有助于合理设计和制造机械结构。
1.2 应变应变是指材料在受力作用下发生的形变情况。
它描述了材料发生变形时的程度和方式。
在机械工程中，对材料的应变特性进行研究有助于确定合适的工艺参数，提高材料的使用寿命和安全性能。
二、材料力学在机械工程中的具体应用材料力学在机械工程领域中的应用涉及材料选择、结构设计、强度分析等多个方面。
以下将从这些方面展开阐述。
2.1 材料选择机械工程中，材料选择是一个重要的环节。
材料的选择直接影响着机械结构的性能和可靠性。
通过材料力学的研究，我们可以了解不同材料的强度、刚度、耐磨性等性能参数，从而根据具体需求选择适合的材料。
2.2 结构设计机械结构的设计是机械工程中的关键环节之一。
材料力学为结构设计提供了基础理论和方法。
在进行结构设计时，需要考虑材料的强度和刚度，以及结构的变形和稳定性。
通过材料力学的分析，可以确定结构的尺寸、形状和连接方式，保证结构的稳定性和安全性。
2.3 强度分析强度分析是衡量机械结构安全性的重要手段之一。
通过材料力学的分析，可以计算出结构在受力情况下产生的应力和应变，进而评估结构的强度。
强度分析有助于确定结构的可靠性，避免结构在使用中出现失效和破坏。
2.4 疲劳分析在机械工程中，材料的疲劳性能是一个重要的考量因素。
通过材料力学的研究，可以了解材料在长期交替受力下的变形和破坏行为。
疲劳分析可以预测结构在长期使用中可能出现的疲劳失效，为结构的可靠性设计提供依据。
材料的力学行为
2、孪生
孪晶（带）：发生切变的晶体部分。
每层原子面相对于相邻原子面的移动量相同，移动距离和离
孪生面的距离成正比，且不是原子间距的整数倍。
孪生变形部分晶体与未变形部分晶体在孪生面两侧呈镜面对
称。
产生孪生所需要的切应力一般高于滑移所需，即是否
产生孪生与晶体是否产生滑移有关。
孪生变形会引起晶格畸变，因此产生的塑性变形量不
迥线包围的面积表示输入的能量，即单位体积的材料在每一周期所 消耗的能量（消耗于加热材料和周围的环境）。
原子移动消耗部分机械能为热能而消散
滞弹性对振动过程起阻尼作用
四、高弹性
一般弹性变形不能超过某一个范围。
如：结晶态物质
弹性体：可逆弹性变形范围大的材料。
如：橡胶→100％以上
特点：弹性变形大，弹性模量小，且弹模随温度升高
流动：材料内部质点调换其相邻质点的切变过程
固体材料的塑性变形→晶体的塑性流动
原子面按照晶体学规律相互滑动
（一）单晶体的塑性流动
1、滑移（主要原因）
晶体的一部分沿着一定晶面（滑移面）的一定方向
（滑移方向）相对于晶体的另一部分发生滑动。
结果：在晶体表面造成相对位移，形成滑移台阶
滑移带 滑移台阶 滑移线
塑性和脆性随温度、含水率、加荷速度而改变
沥青：低温脆性，高温塑性
塑性变形
屈服强度
材料由弹性行为转变为塑性行为时所承受的应力。
σ 屈服强度 σb 弹性变形 ε 塑性变形 破坏
a’— 比例极限
a — 弹性极限 b — 屈服上限 c — 屈服下限 e — 极限强度
二、塑性变形机理
亚微观和微观看，永久变形是结构发生了流动
材料力学中的四种基本变形举例
材料力学中的四种基本变形举例
材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏行为的学科，其中变
形是材料力学中的重要研究对象。
材料在受到外力作用时，会发生各
种形式的变形，其中最常见的四种基本变形包括拉伸变形、剪切变形、扭转变形和压缩变形。
一、拉伸变形
拉伸变形是指某个物体在受到外拉力作用时，其长度沿着外力方向发
生增加的现象。
例如，当我们把一根橡皮筋两端分别固定在两个支架上，并对其施加外拉力时，橡皮筋就会发生拉伸变形。
二、剪切变形
剪切变形是指某个物体在受到剪切应力作用时，其内部不同位置之间
产生相对错位或滑动的现象。
例如，在我们使用剪刀剪纸时，纸张就
会发生剪切变形。
三、扭转变形
扭转变形是指某个物体在受到扭矩作用时，在其截面内不同位置之间
产生相对错位或旋转的现象。
例如，在我们使用螺丝钉旋入木板时，螺丝钉就会发生扭转变形。
四、压缩变形
压缩变形是指某个物体在受到外压力作用时，其体积沿着外力方向发生减小的现象。
例如，在我们使用千斤顶压实土壤时，土壤就会发生压缩变形。
总之，以上四种基本变形是材料力学中最常见的变形类型，它们在材料工程领域中有着广泛的应用和研究。
了解这些基本变形类型对于深入理解材料的性能和行为具有重要意义。
金属材料的力学行为模型
金属材料的力学行为模型引言:金属材料在人类社会中扮演着重要的角色，广泛应用于建筑、交通、电子等领域。
研究金属材料的力学行为模型对于优化设计、材料选择和结构安全具有重要意义。
本文将探讨金属材料的力学行为模型，并介绍常用的弹性、塑性和粘弹性模型。
第一部分：弹性模型弹性模型用于描述金属材料在受力后恢复原状的能力。
最简单的弹性模型是胡克定律，它表明应力与应变成正比。
然而，金属材料的力学行为往往不符合线性弹性假设。
因此，工程领域常采用线性弹性模型、非线性弹性模型和弹塑性模型等。
线性弹性模型假设应力与应变呈线性关系，其中应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的形变。
最常用的线性弹性模型是胡克-杨模型，它描述了金属材料的正弹性行为。
然而，在高应力下，金属材料的力学行为不再符合线性弹性假设。
第二部分：塑性模型塑性模型用于描述金属材料在超过弹性极限后的可塑性变形。
金属材料在受力时会出现塑性变形，即无法完全恢复原状。
晶体塑性理论是研究金属材料塑性变形的重要方法。
它基于晶体的滑移理论和晶体微弱滑移的条件。
其中，最常用的塑性模型是von Mises模型，它假设金属材料在达到屈服点后会开始塑性变形。
该模型描述了材料的屈服条件，并引入了流动准则来确定塑性变形发生的条件。
第三部分：粘弹性模型粘弹性是介于弹性和塑性之间的力学特性，用于描述金属材料在应力施加后的时间依赖性。
与弹性相比，粘弹性模型考虑了材料的时间依赖性。
常见的粘弹性模型包括粘弹性弹簧模型和粘弹性体模型。
粘弹性模型的研究包括应力松弛实验和应变迟滞实验。
这些实验揭示了金属材料在受力后的时间依赖性行为，为粘弹性模型的建立提供了实验基础和理论依据。
结论:金属材料的力学行为模型对于优化设计和结构安全具有重要意义。
本文介绍了金属材料的弹性、塑性和粘弹性模型，并讨论了它们的适用范围和应用。
在工程实践中，根据材料的具体情况选择适当的模型进行分析和设计是至关重要的。
希望本文的探讨能够为金属材料力学行为模型的应用提供一定的指导和启示。
材料科学与工程-金属的力学行为
Ch.3 Mechanical Properties （力学性能）
3.4 Mechanical Behavior of Metals
Mechanical Behavior-Metals
For most metallic materials, elastic deformation persists only to strains of about 0.005. As the material is deformed beyond this point, the stress is no longer proportional to strain, and permanent, nonrecoverable, or plastic deformation occurs.
Continued deformation fluctuates slightly about some constant stress value, termed the lower yield point; stress subsequently rises with increasing strain.
Understanding plastic deformation in an atomic perspective
Plastic deformation corresponds to the breaking of bonds with original atom neighbors and then reforming bonds with new neighbors as large numbers of atoms or molecules move relative to one another; upon removal of the stress they do not return to their original positions.
工程材料力学性能-第 版答案 束德林
《工程材料力学性能》束德林课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料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，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
工程材料学-材料的力学性能培训课件
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
布氏硬度计
用于测定硬度不高的 金属材料。主要有铸 铁、有色金属、低合 金结构钢、结构调质 钢等。
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
测定原理：
用一定大小的载荷P，把直 径为D的淬火钢球压入被测金 属的表面，保持一定的时间后 卸除载荷，用金属压痕的表面 积，除载荷所得的商值即为布 氏硬度值。
比强度 30～37 23～36 90～111
3. 塑性指标：
塑性变形： 不可恢复的永久变形。塑性是表征材料断
裂前具有塑性变形的能力。
断后伸长率δ（δ5、δ10）：
断后试样标距伸长量与原始标距之比的百分率，
即： LK L0 100%
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）
在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽 然这一部分截面减小，使此处承受负荷能力下 降。但由于变形强化的作用而阻止塑性变形在 此处继续发展，使变形推移到试样的其它部位。 这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位 产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是 屈服阶段结束点也是加工硬化开始点。
1.2.1 拉伸试验
1．弹性变形阶段（曲线ob段）
在弹性变形阶段内的oa段，试样的伸长与外力 成正比例直线关系，即每增加一定外力，就对 应一定的伸长量，因此，oa段也称为线弹性变 形阶段。一旦外力超过曲线上的a点时，正比例 关系就破坏了。而该点对应的外力Fp称为比例 变形的极限外力。ab段为弹性变形的非线性阶 段，此阶段很短，一般不容易观察到。
1. 弹性指标：
复合材料的力学行为模型及其应用
复合材料的力学行为模型及其应用复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的力学性能和广泛的应用领域。
为了研究和预测复合材料的力学行为，科学家们发展了各种力学行为模型，并将其应用于不同的工程领域。
首先，我们来讨论复合材料的力学行为模型。
复合材料的力学行为受到多种因素的影响，包括纤维和基体的性质、纤维的排列方式、界面的特性等。
为了描述这些影响因素，科学家们提出了各种力学行为模型。
最常用的模型之一是经典层合板理论。
该理论假设复合材料是由一层层的薄板组成，每一层的力学性质均为各向同性。
根据这个假设，可以通过层板理论计算复合材料的应力、应变和变形。
这个模型简单易用，广泛应用于航空航天、汽车和建筑等领域。
另一个常用的模型是微观力学模型。
该模型从纤维和基体的微观结构出发，通过建立纤维和基体之间的相互作用关系来描述复合材料的力学行为。
这个模型可以更准确地预测复合材料的力学性能，但计算复杂度较高，适用于研究和设计阶段。
除了这些传统的力学行为模型，近年来还出现了一些新的模型。
例如，多尺度模型将宏观行为与微观结构相结合，通过耦合不同尺度的模型来描述复合材料的力学行为。
这个模型可以更全面地考虑复合材料的力学性能，但计算复杂度更高。
接下来，我们来探讨复合材料力学行为模型的应用。
复合材料的力学行为模型可以用于预测材料的强度、刚度、疲劳寿命等性能。
在航空航天领域，科学家们可以使用力学行为模型来设计和优化飞机的机身和机翼结构，以提高飞机的性能和安全性。
在汽车工业中，力学行为模型可以帮助工程师设计轻量化的车身结构，提高燃油效率和碰撞安全性。
在建筑领域，力学行为模型可以用于设计高层建筑和桥梁的结构，以提高抗震性能和使用寿命。
此外，力学行为模型还可以用于仿真和预测复合材料的制造过程。
通过模拟复合材料的成型、固化和后处理过程，可以优化制造工艺，提高产品质量和生产效率。
总之，复合材料的力学行为模型是研究和应用复合材料的重要工具。
高性能纤维材料的力学行为研究
高性能纤维材料的力学行为研究材料科学和工程领域一直以来都是科研工作者们热衷的领域之一。
随着科技的不断发展，高性能纤维材料的研究也越来越受到关注。
高性能纤维材料，如碳纤维、芳纶纤维等，具有很高的强度和刚度，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
然而，要掌握这些纤维材料的力学行为，不仅需要了解其独特的结构特征，还需要深入研究其力学性能。
高性能纤维材料的力学行为研究的第一个重要方面是纤维的结构特征，其中最重要的是纤维的取向和晶体结构。
纤维的取向决定了其截面的性能差异，而晶体结构则决定了纤维的本构行为。
为了研究这些结构特征，科研工作者们采用了各种表征方法，如X射线衍射、扫描电镜等。
通过这些方法，他们可以分析纤维的取向分布以及晶体结构的变化，从而揭示纤维材料的结构—性能关系。
在了解了高性能纤维材料的结构特征后，我们可以进一步研究纤维材料的力学性能。
这包括了纤维材料的强度、刚度、延展性等。
强度是指材料抵抗破坏的能力，而刚度则是指材料的刚性。
延展性则是指材料在受力时的变形能力。
通过研究这些力学性能指标，我们可以了解材料的可靠度和适应性。
高性能纤维材料的力学行为研究的另一个方面是纤维材料的失效机制。
在强力作用下，纤维材料可能会出现断裂、疲劳等问题。
为了对这些失效机制进行研究，科研工作者们通过拉伸试验、扭转试验等方法，模拟实际工作条件下纤维材料受力的情况。
通过这些试验，他们可以观察到纤维材料在受力过程中的变化，并分析材料失效的原因。
这些研究结果有助于改进纤维材料的制备工艺和设计。
除了对高性能纤维材料的力学行为进行研究外，科研工作者们还致力于寻找新的纤维材料，以提高纤维材料的性能。
例如，近年来，石墨烯纤维材料引起了广泛关注。
石墨烯具有极高的强度和导电性能，可以应用于新一代电子器件中。
而随着科技的发展，纳米纤维材料的研究也备受关注。
纳米纤维材料具有更大的比表面积和独特的力学行为，可以应用于过滤器、电池等领域。
总之，高性能纤维材料的力学行为研究是一个复杂而广泛的领域。
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作业习题＞＞第一章 材料单向静拉伸载荷下的力学性能 一、 解释下列名词 滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。 比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义? 答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。 包辛格效应可以用位错理论解释。第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力，是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。 实际意义：在工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次，包辛格效应大的材料，内应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系，在高周疲劳中，包辛格效应小的疲劳寿命高，而包辛格效应大的，由于疲劳软化也较严重，对高周疲劳寿命不利。 作业习题＞＞第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数——材料最大且盈利与最大正赢利的比值，记为α。 （2）缺口效应——缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。 （3）缺口敏感度——金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度。 （6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。 （7）努氏硬度——采用两个对面角不等的四棱锥金刚石压头，由试验力除以压痕投影面积得到的硬度。 （8）肖氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳高度表证的金属硬度。 （9）里氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳速度表证的金属硬度。 二、说明下列力学性能指标的意义 （1）σｂｃ——材料的抗压强度 （2）σｂｂ——材料的抗弯强度 （3）τｓ——材料的扭转屈服点 （4）τｂ——材料的抗扭强度 （5）σｂｎ——材料的抗拉强度 （6）NSR——材料的缺口敏感度 （7）HBS——压头为淬火钢球的材料的布氏硬度 （8）HBW——压头为硬质合金球的材料的布氏硬度 （9）HRA——材料的洛氏硬度 （１０）HRB——材料的洛氏硬度 （１１）HRC——材料的洛氏硬度 （１２）HV——材料的维氏硬度 （１３）HK——材料的努氏硬度 （１４）HS——材料的肖氏硬度 （１５）HL——材料的里氏硬度 三、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定？ 答案：缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb，Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、 陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。 四、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验? 答案：缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现出不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势。 缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。 缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。 作业习题＞＞第三章 材料在冲击载荷下的力学性能 一、解释下列名词 （1）冲击韧度——材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 （2）冲击吸收功——冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功 （3）低温脆性——体心立方晶体金属及其合金或某些密派六方晶体金属及其合金在试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态的现象。 （4）韧脆转变温度——材料呈现低温脆性的临界转变温度。 （5）韧性温度储备——材料使用温度和韧脆转变温度的差值，保证材料的低温服役行为。 二、说明下列力学性能指标的意义 （1）AK——材料的冲击吸收功 AKV (CVN) 和AKU——V型缺口和U型缺口试样测得的冲击吸收功 （2）FATT50——结晶区占整个端口面积50%是的温度定义的韧脆转变温度 （3）NDT——以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度 （4）FTE——以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义的韧脆转变温度 （5）FTP——高阶能对应的温度 三、J积分的主要优点是什么?为什么用这种方法测定低中强度材料的断裂韧性要比一般的KIC测定方法其试样尺寸要小很多？ 答案：J积分有一个突出的优点就是可以用来测定低中强度材料的KIC。 对平面应变的断裂韧性KIC，测定时要求裂纹一开始起裂，立即达到全而失稳扩展，并要求沿裂纹全长，除试样两侗表面极小地带外，全部达到平面应变状态。而JIC的测定，不一定要求试样完全满足平面应变条件，试验时，只在裂纹前沿中间地段首先起裂，然后有较长的亚临界稳定扩展的过程，这样只需很小的试验厚度，即只在中心起裂的部分满足平面应变要求，而韧带尺寸范围可以大而积的屈服，甚至全面屈服。因此．作为试样的起裂点．仍 然是平面应变的断裂韧度，这时JIC的是材料的性质。当试样裂纹继续扩展时，进入平面应力的稳定扩展阶段，此时的J不再单独是材料的性质，还与试样尺寸有关。 作业习题＞＞第四章 金属的断裂韧度 一、解释下列名词 （1）低应力脆断：在屈服应力以下发生的断裂。 （2）张开型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展。 （3）应力强度因子：表示应力场的强弱程度。 （4）小范围屈服：塑性尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小，小一个数量级以上的屈服。 （5）有效屈服应力：发生屈服时的应力 （6）有效裂纹长度：将原有的裂纹长度与松弛后的塑性区相合并得到的裂纹长度 （7）裂纹扩展能量释放率：裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。 （8）J积分：裂纹尖端区的应变能，即应力应变集中程度 （9）COD：裂纹尖端沿应力方向张开所得到的位移。 二、疲劳断口有什么特点? 答案：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹开始时比较密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的间断或载荷大小的改变，裂纹经过多次张开闭合并由于裂纹表面的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿线，这个区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带尖锐缺口试样的断口相似。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲劳断口总是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。 三、什么是疲劳裂纹门槛值，哪些因素影响其值的大小? 答案：把裂纹扩展的每一微小过程看成是裂纹体小区域的断裂过程，则设想应力强度因子幅度△K=Kmax-Kmin是疲劳裂纹扩展的控制因子，当△K小于某临界值△Kth时，疲劳裂纹不扩展，所以△Kth叫疲劳裂纹扩展的门槛值。 应力比、显微组织、环境及试样的尺寸等因素对△Kth的影响很大。
作业习题＞＞第五章 材料的疲劳 一、解释下列名词 腐蚀疲劳：材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效。 应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏。 氢脆：就是材料在使用前内部已含有足够的氢并导致了脆性破坏。 二、如何判断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的? 答案：应力腐蚀引起的破坏，常有以下特点： 1、造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一舶是拉伸应力。 2、应力腐蚀造成的破坏，是腕性断裂，没有明显的塑性变形。 3、只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。 4、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9一10-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。 5、应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。 6、应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物，而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。 7、应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。但不要形成绝对化的概念，应力腐蚀裂纹并不总是分技的。 8、应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。 三、如何识别氢脆与应力腐蚀？ 答案：氢脆和应力腐蚀相比，其特点表现在： 1、实验室中识别氢脆与应力腐蚀的一种办法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加速，则为应力腐蚀；而当施加一小的阴极电流，使开裂加速者则为氢脆。 2、在强度较低的材料中，或者虽为高强度材料但受力不大，存在的残余拉应力也较小这时其断裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此处三向拉应力最大，氢浓集在这里造成断裂。 3、断裂的主裂纹没有分枝的悄况．这和应力腐蚀的裂纹是截然不同的。 4、氦脆断口上一般没有腐蚀产物或者其量极微。 5、大多数的氢脆断裂(氢化物的氢脆除外)，都表现出对温度和形变速率有强烈的依赖关系。氢脆只在一定的温度范围内出现，出现氢脆的温度区间决定于合金的化学成分和形变速率。
作业习题＞＞第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂 一、名词解释 1、 应力腐蚀：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象。 2、氢脆：由于氢和应力共同作用而导致的金属材料产生脆性断裂的现象。