材料力学性能复习
第二章 材料在静载荷下的力学性能 1. 连续塑性变形强化材料和非连续塑性形变强化材料曲线、变形过程、屈服强度。
2. 指出以下应力应变曲线与哪些典型材料相对应，并对其经历的变形过程做出说明。
3. 拉伸断裂前，发生少量塑性变形，无颈缩，在最高载荷点处断裂； 4. 断裂前先发生弹性变形，然后进入屈服阶段，之后发生形变强化+均匀塑性
变形，有颈缩现象，再发生非均匀塑性变形直至断裂； 5. 应力状态软性系数的定义及其意义、应力状态图的应用。
6. 画出低碳钢的应力应变曲线，并说明获得该材料的强度和塑性指标？ 比例极限 弹性极限 屈服极限 强度极限 断裂强度 延伸率 断面收缩率 7. 工程应力、工程应变、真应力和真应变之间有什么关系? 8. 为什么灰口铸铁的拉伸断口与拉伸轴垂直，而压缩断口却与压缩力轴成45o角？
9. 材料为灰铸铁，其试样直径d=30mm，原标距长度h。=45mm。在压缩试验
时，当试样承受到485kN压力时发生破坏，试验后长度h=40mm。试求其抗压强度和相对收缩率。
10. 布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理、特点、应用。 11. 现有如下工件需测定硬度，选用何种硬度试验方法为宜? (1) 渗碳层的硬度
分布；(2)灰铸铁；(3)淬火钢件； (4)氮化层；(5)双相钢中的铁素体和马氏体；(6)高速钢刀具；(7)硬质合金；(8)退火态下的软钢。
第三章 材料的变形 12. 金属的弹性模量主要取决于什么? 材料的弹性模量可以通过材料热处理等方式进行有效改变的吗？为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能？弹性也称之为刚度，都是表征材料变形的能力？ 特点：单值性，可逆性，变形量小； 物理本质：克服原子间力（双原子模型） 组织不敏感：E主要取决于材料的本性，与晶格类型和原子间距有关，合金中固溶原子、热处理工艺、冷塑性变形，温度、加载方式等都对弹性模量影响不大；
刚度：弹性与刚度是不同的，弹性表征材料弹性变形的能力，刚度表征材料弹性变形的抗力。 13. 弹性变形的不完整性？灰口铸铁可以用作机床机身，为什么？ 对理想弹性体，在应力作用下产生的应变，与应力间存在三个关系：线性、瞬时和唯一性。而在实际情况下，三种关系往往不能同时满足，称为弹性的不完整性，包括包辛格效应、弹性后效、弹性滞后等。 灰铸铁的循环韧性大，能够很好的消除机械振动，用于机身作为减振材料。 14. 什么是包辛格（Bauschinger）效应？如何消除包辛格（Bauschinger）效应。 定义：经过预先加载产生微量变形（残余应变小于4％） ，然后再同向加载，其弹性极限升高；反向加载变形则其弹性极限降低的现象。 消除办法：予以较大残余塑性变形，或是在引起金属回复或再结晶的温度下退火。 15. 屈服强度是一个组织敏感的力学参量？提高金属材料的屈服强度有哪些？
金属材料的屈服变形是位错增殖和运动的结果，凡是能够影响位错的因素都对屈服强度有影响。 16. 形变强化反应金属材料抵抗继续塑性变形的能力。 17. 退火纯Fe，其晶粒尺寸d=1/4mm时，其屈服点s=100MNm-2；d=1/64mm时s=250MNm-2。d=1/16mm时，根据Hall—Petch公式求其s为多少？
第四章 材料的强化与韧化 18. 细化晶粒对金属材料的力学性能有何影响？有哪些途径可以细化晶粒？ 细化晶粒是目前唯一可以做到既提高强度，又改善塑性和韧性的方法。 改善结晶及凝固条件； 调整合金成分，加细化晶粒的元素，如B，Mg，稀土元素等； 控制热处理工艺； 采用形变热处理方法； 往复相变细化方法；
19. 沉淀强化？实现沉淀强化所具备的基本条件是什么？沉淀强化的机理有哪些？ 定义：金属在过饱和固溶体中溶质原子产生偏聚和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而产生的一种强化。 条件：溶质原子在基体中的溶解度随温度而变化，高温时第二相溶于基体中，低温时则析出第二相。 强化机制：共格应变强化机制，位错绕过机制，位错切过机制 20. 淬火和回火的钢有哪些强化机制？ 固溶强化，细晶强化，第二相强化，位错强化 21. 提高陶瓷材料韧性的方法有哪些（尤其是相变增韧？）？ 应力诱导相变增韧机制，微裂纹增韧机制、表面残余压应力增韧、裂纹偏转增韧机制、显微结构增韧 ZrO2 相变增韧的机理：四方t-ZrO2→单斜m-ZrO2 ，产生体积膨胀形成相变区。产生的相变应力反作用于裂纹尖端，减缓或完全抑制了裂纹的扩展，从而提高断裂韧性。
第五章 材料的断裂 22. 断裂的分类？解理断裂？微孔聚集型断裂？ 根据断裂前塑性变形大小分类：脆性断裂；韧性断裂 根据裂纹扩展的途径分类： 穿晶断裂；沿晶断裂 根据断裂机理分类：解理断裂；微孔聚集型断裂；纯剪切断裂 根据断裂面的取向分类： 正断；切断 微孔聚集型断裂：通过微孔形核、长大聚合而导致分离（如常用金属材料） 解理断裂：金属材料在一定条件下（如低温等），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（解理面）产生的穿晶断裂——脆断。 23. 宏观断口特征三要素，特征？如何建立与塑性好坏的关系？ 纤维区：在试样的中心位置，裂纹首先在该区形成，该区颜色灰暗，表面有较大的起伏，裂纹在该区扩展时伴有较大的塑性变形，裂纹扩展也较慢； 放射区：表面较光亮平坦，有较细放射状条纹，裂纹在该区扩展较快； 剪切唇：接近试样边缘时，应力状态改变了(平面应力状态)，最后沿着与拉力轴向成45°剪切断裂，表面光滑。 试样塑性的好坏由三个区域的比例而定：放射区较大，材料的塑性低。脆性断口纤维区很小，几乎无剪切唇。塑性好的材料，纤维区和剪切唇占很大比例，甚至中间的放射区可以消失。 24. 理论强度与实际断裂强度相差甚远的原因？ 实际的材料不是完整的晶体，即基本假设不正确。实际的材料总会存在各种缺陷和裂纹等不连续的因素，缺陷引起的应力集中对断裂的影响是不容忽视的。 25. 韧性断裂和脆性断裂的微观特征 脆性断裂的两种主要机理：解理断裂和沿晶断裂 1) 解理断裂的形成机制：位错塞积理论、位错反应理论、脆性第二项开裂理论 2) 解理断裂的三个微观特征：解理台阶、河流花样、舌状花样。 3) 沿晶断裂是裂纹沿晶界扩展的一种脆性断裂，最基本微观特征是冰糖状形貌。 韧性断裂机理：纯剪切断裂，微孔聚集型断裂 韧性断裂的微观特征是韧窝形貌 26. 什么是缺口效应？缺口效应给材料力学性能会带来什么变化？缺口强化在工程实践中是强化金属材料的有效手段吗？ 由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将会发生变化，产生所谓的“缺口效应”，从而影响金属材料的力学性能。 缺口效应：应力应变集中、改变缺口前方的应力状态、缺口强化。 缺口使材料强度提高，但塑性降低，即脆性增大，因此缺口是一种脆化因素。 三向拉应力约束了塑性变形，试样的屈服应力比单向拉伸时高，出现“缺口强化”现象，但材料本身的σs值未变，所以不是强化金属材料的手段。
27. 什么是缺口敏感性？常用哪些试验测定缺口试样的缺口敏感性？ 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应变集中而变脆的倾向。 常用的缺口试样静载力学性能试验方法，有缺口静拉伸、缺口偏斜拉伸及缺口静弯曲等。
28. 什么是冲击韧性？用于测定冲击韧性的试样有哪两种主要形式?测定的冲击韧性如何表示? 冲击韧性 常用的缺口试样冲击试验是冲击弯曲 29. 何谓低温脆性?如何确定韧—脆转变温度?其物理本质是什么？在哪些材料中发生低温脆性？还有哪些因素影响韧—脆转变温度? 材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，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，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆。转变温度tK称为韧-脆转变温度。 物理本质：屈服强度和断裂强度随温度降低而变化的速率不同。温度对表面能γ和弹性模量E的影响不大，所以对断裂强度影响不大；而屈服强度随温度降低急剧增加。 影响因素：材料因素：晶体结构、化学成分、显微组织（晶粒尺寸、金相组织）外因：温度、加载速率、试样尺寸和形状。 30. 一薄板内有一条长3mm 的裂纹，且a0 =3*10-8 mm，试求脆性断裂时的断裂应力σC（设σm =E/10=2*105 MPa ）。
31. 有一材料E=2 ×1011N／m2，γs＝8N／m，试计算在7 × 107N／m2的拉应力作用下，该材料中能扩展的裂纹的最小长度。 第六章 材料的断裂韧性 32. 裂纹体的位移方式
33. 平面应力和平面应变状态 平面应力状态： 在z方向可自由变形而不受约束，σz=0但εz≠0，为两向拉应力状态，一般为薄板的受力状态； 平面应变状态： 在z方向上受约束而不可自由变形，εz=0但σz=ν(σX+σY)≠0，为三向拉应力状态，为厚板的受力状态。 34. 说明下列断裂韧性指标的意义及其相互关系：KC、KIC、GC、GIC；
35. 试述影响KIC的因素。 材料因素：化学成分、基体相结构、晶粒尺寸、杂质和第二项、显微组织 外因：温度，应变速率、试样尺寸 36. 线弹性断裂力学的修正？试验测定KIC对样品的具体要求？ 试验测定对样品的要求： 试样需要预制疲劳裂纹 试样需要足够的厚度 试样厚度B
试样宽度或高度 （ ） 预制疲劳裂纹长度W-a
安徽工业大学 工程材料力学性能复习提纲整理(1)
1.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%～2%），卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零）的现象，称为包申格效应。
2.用低密度可动位错理论解释屈服现象产生的原因金属材料3.答：塑性变形的应变速率与可动位错密度、位错运动速率及柏氏矢量成正比欲提高v就需要有较高应力τ这就是我们在实验中看到的上屈服点。
一旦塑性形变产生，位错大量增值，ρ增加，则位错运动速率下降，相应的应力也就突然降低，从而产生了屈服现象。
（回答不完整，尤其是上屈服点产生的原因回答的不好）3.塑性：材料受力，应力超过屈服点后，仍能继续变形而不发生断裂的性质。
强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。
韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力脆性：材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
4.韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是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，韧性断裂的断裂面的断口呈纤维状，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变形，没有明显征兆，因而危害性极大，脆性断裂面的断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
5.试指出剪切断裂与解理断裂哪一个是穿晶断裂，哪一个是沿晶断裂？哪一个属于韧性断裂，哪一个属于脆性断裂？为什么？答：都是穿晶断裂，剪切断裂是材料在切应力作用下沿滑移面发生滑移分离而造成的断裂，断裂面为穿晶型，在断裂前会发生明显的塑性变形，为韧性断裂；而解理断裂是材料在正应力作用下沿一定的晶体学平面产生的断裂，也为穿晶断裂，但断裂面前无明显的塑性变形，为脆性断裂。
6.拉伸断口的三要素:纤维区、放射区、剪切唇7. 理论断裂强度的推导过程是否存在问题？为什么？为什么理论断裂强度与实际的断裂强度在数值上有数量级的差别？答：（1）虽然理论断裂强度与实际材料的断裂强度在数值上存在着数量级的差别，但是理论断裂强度的推导过程是没有问题的。
工程材料力学性能复习资料
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1、缺⼝效应：绝⼤多数机件的平⾯不是均匀变化的光滑体，往往存在截⾯的急剧变化，由于缺⼝的存在，在静载荷作⽤下缺⼝截⾯上的应⼒状态将发⽣变化，产⽣所谓的“缺⼝效应”，从⽽影响⾦属材料的⼒学性能。
简⾔之，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。
2、韧脆转变温度：中、低强度钢在试验温度低于某⼀温度t k 时，会由韧性状态转变为脆性状态，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，转变温度t k 称为韧脆转变温度（或者说在试验温度低于某⼀温度t k 时，会由韧性状态转变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断⼝特征由纤维状转变为结晶状，这就是低温脆性。
t k 称为韧脆转变温度）。
3、冲击韧性：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，常⽤标准试样的冲击吸收功A K 表⽰。
4、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。
5、接触疲劳：是机件两接触⾯作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应⼒作⽤下，材料表⾯应疲劳损伤，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。
6、弹性⽐功：⼜称弹性⽐能，应变⽐能。
表⽰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，即：A e =12σεεε=σε22E7、缺⼝敏感度：⽤缺⼝试样的抗拉强度bn σ与等截⾯尺⼨光滑试样的抗拉强度b σ的⽐值表⽰，即：n bn NSR σσ= 8、氢致延滞断裂：⾼强钢或钛合⾦中，含有适量的处于固溶状态的氢，在低于屈服强度的应⼒持续作⽤下，经过⼀段孕育期后，在⾦属内部，特别是在三向拉应⼒状态区形成裂纹，裂纹逐渐扩展，最后突然发⽣脆性断裂。
材料力学性能II复习要点
1.缺口效应： 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。
2.韧脆转变温度：对体心立方晶体金属及合金或者某些密排六方晶体金属及合金当温度低于某一温度tk 时，材料由韧性状态转变为脆性状态，此时的温度为韧脆转变温度。
（来源于百度） 3.冲击韧性: 材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
【P57】4.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，称为应力腐蚀断裂。
5.接触疲劳：两接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片金属剥落而使材料损失的现象。
【P153】6.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。
7.缺口敏感度:缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】8.低温脆性 ： 体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢（铁素体-珠光体钢），在试验温度低于某一温度k t 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。
9.氢致延滞断裂：这种由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂10.磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。
11.疲劳裂纹门槛值:在疲劳裂纹扩展速率曲线的Ⅰ区，当ΔK ≤ΔKth 时，da/aN=0,表示裂纹不扩展;只有当ΔK>ΔKth 时，da/dN>0,疲劳裂纹才开始扩展。
材料力学性能复习提纲
σs—材料的屈服强度，用应力表示材料的屈服点或下屈服点，表征材料对微量塑性变形的抗力。
σb抗拉强度，只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。
n应变硬化指数，反映金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
A断后伸长率，是试样拉断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距L0之比的百分率。
表征金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
Agt它是金属材料拉伸时产生的最大均匀塑性变形量。
Z断面收缩率，它是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。
K:冲击吸收能量,材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
KV： V型缺口的冲击吸收功。
KU： U型缺口的冲击吸收功。
NDT:Rmc:抗压强度，试样压至破坏过程中的最大应力。
σbb:抗弯强度，在三点弯曲试验中，试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲力。
τm:抗扭强度，金属试样在扭断前承受的最大扭矩Tm与试样抗弯截面系数W的商NSR:缺口敏感度，表征材料的缺口敏感性。
HBW：压头为硬质合金球的材料的布氏硬度。
HRA：压头为金刚石圆锥的材料的洛氏硬度。
IC K 和C K:IC K 为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗C K 为平面应力断裂韧度，表示平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
同属于Ⅰ型裂纹的材料断裂韧性指标，但C K 与试样厚度有关。
IC K 与试样厚度无关，是真正的材料常数。
G1C:当增加到某一临界值时，能克服裂纹失稳扩展的阻力，则裂纹失稳扩展断裂。
J1C：断裂韧度，表示材料抵抗裂纹开始扩展的能力δC：断裂韧度，表示材料阻σscc：金属材料抗应力腐蚀性能指标表示材料不发生应力腐蚀的临界应力K1scc：应力腐蚀临界应力场强度因子，即试样在特定化学介质中不发生应条件下的断裂韧度。
K1HEC：氢脆临界应力场强度因子表示试样在化学介质中不发生应力腐蚀断裂的da/dt:应力腐蚀裂纹扩展速率，即单位时间内裂纹的扩展量。
材料力学性能-考前复习总结（前三章）
材料力学性能-考前复习总结（前三章）金属材料的力学性能指标是表示其在力或能量载荷作用下（环境）变形和断裂的某些力学参量的临界值或规定值。
材料的安全性指标：韧脆转变温度Tk；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；缺口敏感性NSR材料常规力学性能的五大指标：屈服强度；抗拉强度；延伸率；断面收缩率；冲击功Ak；硬度；断裂韧性第一章单向静拉伸力学性能应力和应变：条件应力条件应变 =真应力真应变应力应变状态：可在受力机件任一点选一六面体，有九组应力，其中六个独立分量。
其中必有一主平面，切应力为零，只有主应力，且，满足胡克定律。
应力软性系数：最大切应力与最大正应力的相对大小。
1 弹变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。
ae=1/2σeεe=σe2/2E。
取决于E和弹性极限，弹簧用于减震和储能驱动，应有较高的弹性比功和良好弹性。
需通过合金强化及组织控制提高弹性极限。
2）弹性不完整性：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向及加载时间无关，但对实际金属而言，与这些因素均有关系。
①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。
与材料成分、组织及试验条件有关，组织约不均匀，温度升高，切应力越大，滞弹性越明显。
金属中点缺陷的移动，长时间回火消除。
弹性滞后环：由于实际金属有滞弹性，因此在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回路。
吸收变形功循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力（塑性区加载，塑性滞后环），也叫内耗（弹性区加载），或消震性。
②包申格效应：定义：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。
（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）解释：与位错运动所受阻力有关，在某滑移面上运动位错遇位错林而使其弯曲，密度增大，形成位错缠结或胞状组织，相对稳定。
材料力学性能期末复习
原因：——尺寸的增加 ①将使得缺陷出现的机率增加； ②使应力集中程度增加； ③使构件易于出现平面应变状态，使其应力状态变硬(约束作用加大)。 回想一下前面讲过的薄板和厚板的应力状态。 热处理时大件更易出现淬火裂纹。 6、光滑试样和有缺口试样拉伸断口的区别。 7、应变速率的单位。 8、冲击载荷下，屈服强度和变形抗力提高 附加： 试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。 因为焊接船连接靠电焊，焊口脆性大，根本原因还是焊接的时候钢铁内部发生了组织变化。 铆接的就不一样了，也就是靠铆钉、螺栓来连接，它们的抗拉能力是很强的，而且有缓冲， 中间有间隙。 缺口的作用是增加材料的脆性， 塑性好的材料需要开缺口， 而脆性大的材料则不需要开缺口。 根据材料的化学成分可判断其脆性大小， 通常亚共析钢脆性小， 而共析钢和过共析钢脆性大。 因此 40CrNiMo、30CrMnSi、20CrMnTi（都是亚共析钢）需要开缺口； 而 W18Cr4V、Cr12MoV、3Cr2W8V（都是过共析钢） 、铸铁不需要开缺口。 下列三组试验方法中，请举出每一组中哪种试验方法测的 TK 较高？为什么？ （1）拉伸和扭转、 （2）缺口静弯曲和缺口冲击弯曲、 （3）光滑试样拉伸和缺口试样拉伸 答：材料的脆性越大， TK 越高；同一种材料的脆性则随试验条件而定； （1）拉伸测出的 TK 比扭转测出的 TK 高，因为扭转条件下，材料容易产生塑性变形，材料 的脆性小。 （2）缺口冲击弯曲测出的 TK 比缺口静弯曲测出的 TK 高，因为冲击试验时，加荷速度增加 使变形速度增加，结果使塑性变形受到抑制，从而使材料的脆性增加。 （3）缺口试样拉伸测出的 TK 比光滑试样拉伸测出的 TK 高，因为缺口使材料的脆性增加。
第四章 金属的断裂韧度 1、 KI 与 KIC 的关系 KI 与 KIC 既密切相关，又相互有区别： KI 只是力学参量，表征材料裂纹尖端前沿的应力场的强弱，与材料本身无关，只与裂纹的尺 寸、 构件形状和大小、 所受到的外应力有关， 与材料的力学性能 （如材料的抗裂纹扩展能力） 无关； 而断裂韧性 KIC 为材料的力学性能指标之一，描述了材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，与材料 的材质、内部组织结构、轧制状态和热处理状态等密切相关，与构件的形状和大小、裂纹的 尺寸、受到的外加应力无关。 只要裂纹尖端前的应力场强度因子：KI≥KIC，裂纹即失稳。 KI 与 KIC 的关系与 σ 和 σS 的关系，相当于一种量与度的关系。 2、断裂 K 判据的三个表现方面 3、有效裂纹及 KI 的修正的思路和图形解释 4、 σ/σs≥0.7 时，KI 就需要修正。 5、裂纹的失稳扩展判据为：GI≥2U 表+Up 该式的含义是什么？ 6、平面应力和平面应变状态 附加： 断裂韧性与冲击韧性αK 值的区别： 断裂韧性：裂纹尖端尖锐，应力集中严重，一般可满足平面应变要求，发生脆断，仅表示了 裂纹失稳扩展过程所消耗能量； 冲击韧性αK 值：缺口根部半径相对较大，一般不满足平面应变要求，总存在有较大塑变的 纤维区，且反映了裂纹形成与扩展全过程中消耗的全部能量。
材料力学性能复习总结
绪论弹性：指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。
塑性：材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力。
刚度：材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
强度：材料对变形和断裂的抗力。
韧性：指材料在断裂前吸收塑性变形和断裂功的能力。
硬度：材料的软硬程度。
耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
寿命：指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能。
材料的力学性能的取决因素：内因——化学成分、组织结构、残余应力、表面和内部的缺陷等；外因——载荷的性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件的变化。
第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线应力—应变曲线退火低碳钢在拉伸力作用下的力学行为可分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形和不均匀集中塑性变形和断裂几个阶段。
弹性变形阶段：曲线的起始部分，图中的oa段。
多数情况下呈直线形式，符合虎克定律。
屈服阶段：超出弹性变形范围之后，有的材料在塑性变形初期产生明显的塑性流动。
此时，在外力不增加或增加很小或略有降低的情况下，变形继续产生，拉伸图上出现平台或呈锯齿状，如图中的ab段。
均匀塑性变形阶段：屈服后，欲继续变形，必须不断增加载荷，此阶段的变形是均匀的，直到曲退火低碳钢应力—应变曲线线达到最高点，均匀变形结束，如图中的bc段。
不均匀塑性变形阶段：从试样承受的最大应力点开始直到断裂点为止，如图中的cd段。
在此阶段，随变形增大，载荷不断下降，产生大量不均匀变形，且集中在颈缩处，最后载荷达到断裂载荷时，试样断裂。
弹性模量E：应力—应变曲线与横轴夹角的大小表示材料对弹性变形的抗力，用弹性模量E表示。
塑性材料应力—应变曲线（a）弹性—弹塑性型：Oa为弹性变形阶段，在a点偏离直线关系，进入弹—塑性阶段，开始发生塑性变形，开始发生塑性变形的应力称为屈服点，屈服点以后的变形包括弹性变形和塑性变形。
在m点卸载，应力沿mn降至零，发生加工硬化。
（b）弹性-不均匀塑性-均匀塑性型：与前者不同在于出现了明显的屈服点aa′，有时呈屈服平台状，有时呈齿状。
《材料力学》复习要点-参考简答题答案
《材料力学》复习要点——参考简答题答案1、什么是变形固体？材料力学中关于变形固体的基本假设是什么？【解答】：在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。
材料力学中对变形固体所作的基本假设：连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。
均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。
各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。
小变形假设：认为固体在外力作用下发生的变形比原始尺寸小得很多，因此在列平衡方程求约束力或者求截面内力时，一般按构件原始尺寸计算。
2、什么是截面法？简要说明截面法的四个基本步骤。
【解答】：用一个假想截面，将受力构件分开为两个部分，取其中一部分为研究对象，将被截截面上的内力以外力的形式显示出来，根据保留部分的平衡条件，确定该截面内力大小、内力性质（轴力、剪力、扭转还是弯矩，符号的正负）的一种方法。
截面法贯穿于材料力学的始终，一定要反复练习，熟练掌握。
截面法的四个基本步骤：（1）截：在需要确定内力处用一个假想截面将杆件截为两段。
（2）取：取其中任何一段为研究对象（舍弃另一段）。
（3）代：用被截截面的内力代替舍弃部分对保留部分所产生的作用。
（4）平：根据保留部分的平衡条件，确定被截截面的内力数值大小和内力性质。
3、什么是材料的力学性能？低碳钢拉伸试验要经历哪四个阶段？该试验主要测定低碳钢的哪些力学性能指标？【解答】：材料的力学性能是指：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的各种力学指标。
如强度高低、刚度大小、塑性或脆性性能等。
低碳钢拉伸试验要经历的四个阶段是：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。
低碳钢拉伸试验主要测定低碳钢的力学性能指标有：屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率等。
4、什么是极限应力？什么是许用应力？轴向拉伸和压缩的强度条件是什么（内容、表达式）？利用这个强度条件可以解决哪三类强度问题？【解答】：材料失效时所达到的应力，称为极限应力。
材料力学性能复习题基本概念1抗拉强度18韧性金属试样拉
材料力学性能复习题一、基本概念1、抗拉强度（18）：韧性金属试样拉断过程中最大应力所对应的应力。
2、弹性模量（3）：弹性模量是产生100%弹性变形所需要的应力。
3、弹性比功（4）：弹性比功又称弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
4、包申格效应（6）：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，称为包申格效应。
5、屈服强度（10）：用应力表示的屈服点或下屈服点就是表征材料对微量塑性变形的抗力，即屈服强度。
6、低温脆性（59）：体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢，在试验温度低于某一温度k t 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。
7、蠕变断裂（162）：由蠕变变形而最后导致金属材料的断裂称为蠕变断裂。
8、疲劳极限南国梨（98）：当循环应力水平降低到某一临界值时，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、松弛稳定性（167）：金属材料抵抗应力松弛的性能。
10、应变硬化（15）：金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化性能。
11、断裂韧度（70）：I K 是决定应力场强弱的一个复合力学参量，当I K 增大达到临界值时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内应力达到了材料的断裂强度，裂纹便失稳抗展而导致材料断裂。
这个临界或失稳状态的I K 值记作IC K 或C K ，称为断裂韧度。
12、过载持久值（102）：金属材料抵抗疲劳过载损伤的能力，用过载损伤界或过载损伤区表示，过载损伤界与疲劳曲线高应力区直线段各应力水平下发生疲劳断裂的应力循环周次称为过载持久值。
13、蠕变（162）：所谓蠕变，就是金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
材料力学性能复习大纲
材料力学性能复习大纲一、名词解释10个×3分=30分二、单项选择12个×2分=24分三、简答题5个×6分=30分四、论述题1个×16分=16分————————————————————————————————————————————————第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能基本概念工程应力-应变曲线：将拉伸力-伸长曲线的纵、横坐标分别用拉伸试样的原始截面积A0和原始标距长度L0去除，则得到应力-应变曲线。
因均以一常数相除，故曲线形状不变，这样的曲线称为工程应力-应变曲线。
真应力-真应变曲线：用拉伸过程中每一瞬间的真实应力和真实应变绘制曲线，则得到真实应力-应变曲线。
比例极限：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。
弹性极限：材料由弹性变形过渡到弹塑性变形时的应力，是表征开始塑性变形的抗力。
弹性比功：表示材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称弹性比能、应变比能。
屈服强度、抗拉强度、屈服现象：拉伸试验中，材料由弹性变形转变为弹塑性变形状态的现象。
应变硬化指数：应变硬化指数反映金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属应变硬化的性能指标。
强度、塑性、韧度滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，弹性应变落后于外加应力，并随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性（弹性后效）。
内耗：加载时消耗的变形功大于卸载时释放的变形功，这部分被金属吸收的功，称为内耗。
包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变。
卸载后，若再同向加载，则规定残余伸长应力增加；若反向加载，则规定残余伸长应力降低的现象。
韧性断裂：金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。
脆性断裂：材料断裂前基本上不发生明显的宏观塑性变形的断裂。
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，大部分是脆性断裂。
解理断裂：解理断裂是金属材料在一定条件下（如低温），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。