材料力学性能复习资料

一、名词解释 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、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。 3、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 4、应力状态软性系数：材料或工件所承受的最大切应力和最大正应 力的比值。 5、缺口效应：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。 6、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。 7、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。 8、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。 9、 冲击韧度: :U 形缺口冲击吸收功除以冲击试样缺口底部截面积所得 之商，称为冲击韧度。 10、冲击吸收功: 缺口试样冲击弯曲试验中摆锤冲断试样失去的位 能为 mgH1-mgH2。此即为试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸 收功。 11、韧脆转变温度：材料屈服强度急剧升高的温度，或断后伸长率、 断面收缩率、冲击吸收能量急剧减小的温度，就是韧脆转变温度。 12、应力场强度因子 K:表示应力场的强弱程度. 13、有效裂纹长度：因裂纹尖端应力的分布特性裂尖前沿产生有塑 性屈服区屈服区内松弛的应力将叠加至屈服区之外从而使屈服 区之外的应力增加其效果相当于因裂纹长增加后对裂纹尖端应力 场的影响经修正后的裂纹长度即为有效裂纹长度。 14、应力比 r:r=σ min/σ max 15、疲劳源:是疲劳裂纹萌生的策源地一般在机件表面常和缺口、 裂纹、刀痕、蚀坑相连。 16、疲劳条带：疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略程弯曲 并相互平行的沟槽花样称为疲劳条带。 17、Δ K 是由应力范围Δ σ 和 a 复合为应力强度因子范围，Δ K=Kmax-Kmin=Yσ max√a-Yσ min√a=YΔ σ √a. 18、疲劳寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破坏前所 经受应力或应变的循环次数。 19、过渡寿命：弹性应变幅-寿命线和塑形应变幅-寿命线两条直线的 交点，对应的寿命为过渡寿命。 20、热疲劳：机件由温度循环变化时产生的循环应力及热应变作用下 发生的疲劳。 21、、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。 22、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。 23、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。 24、耐磨性：是材料抵抗磨损的性能，是一个系统性质。 25、等强温度：晶粒强度与晶界强度相等的温度。 26、约比温度：使用温度与合金熔点的比值。 27、蠕变： 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。 28、应力松弛：在维持恒定变形的材料中，应力会随时间的增长而减 小，这种现象称为应力松弛。 29、稳定蠕变：在较小的恒定力作用下，变形随时间增加到一定程度 后就趋于稳定，不在随时间增加而变化，应变保持一个常数。 30、接触疲劳：是指摩擦材料受法向载荷和切向载荷重复作用产生的 疲劳。 三、 1、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。合金化、热处理、冷塑性变形 等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小但是不改变金属原子 的本性和晶格类型。组织虽然改变了，但原子的本性和晶格类型未发 生改变，故弹性模量对组织不敏感。 2、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂， 为什么断裂性质完全不同？ 答： 剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离 一般是韧性断裂而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定 晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 3、Bcc、fcc、hcp 哪个滑移系多？滑移系少的为何也能产生一定量的 变形？ 答：hcp 滑移系最少 fcc 比 bcc 的滑移系多（少了第二问） 4、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理并比较布氏、 洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。 原理： 布氏硬度： 用钢球或硬质合金球作为压头计算单位面积所承受的试 验力。 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。 维氏硬度：以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头计算单位 面积所承受的试验力。 布氏硬度优点：实验时一般采用直径较大的压头球， 因而所得的压痕 面积比较大。 压痕大的一个优点是其硬度值能反映金属在较大范围内 各组成相得平均性能，另一个优点是实验数据稳定，重复性强。 缺点：对不同材料需更换不同直径的压头球和改变试验力， 压痕直径 的测量也较麻烦，因而用于自动检测时受到限制。 洛氏硬度优点： 操作简便,迅捷,硬度值可直接读出,压痕较小,可在工件 上进行试验,采用不同标尺可测量各种软硬不同的金属和厚薄不一的 试样的硬度,因而广泛用于热处理质量检测。 缺点,压痕较小,代表性差, 若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷,则所测硬度值重复性差,分散度 大,此外用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系,不能直接比较。 维氏硬度优点:不存在布氏硬度试验时要求试验力 F 与压头直径 D 之 间所规定条件的约束也不存在洛氏硬度试验时不同标尺的硬度值 无法统一的弊端,维氏硬度试验时不仅试验力可以任意取,而且压痕测 量的精度较高,硬度值较为准确。 缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表, 因此,工作效率比洛氏硬度法低的多。 5、试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。 答：焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、夹渣、未熔合、未焊 透、错边、咬边等缺陷 增加裂纹敏感度、增加材料的脆性容易发 生脆性断裂。 6、复合材料有何性能特点 答：1）高比强度、比模量。2）各向异性。3）抗疲劳性好。4）减振 性能好。5）可设计性强 7、为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据 答：因为裂纹前端的应力是一个变化复杂的多向应力， 如用它直接建 立裂纹扩展的应力判据，显得十分复杂和困难，而且当r→0 时，不 论外加平均应力如何小，裂纹尖端各应力分量均趋于无限大， 构件就 失去了承载能力，也就是说，只要构件一有裂纹就会破坏，这显然与 实际情况不符。 这说明经典的强度理论单纯用应力大小来判断受载的 裂纹体是否破坏是不正确的。 因此无法用应力判据处理这一问题。 因 此只能用其它判据来解决这一问题。 8、断裂韧度与强度、塑性之间的关系 答：总的来说， 断裂韧度随强度的升高而降低；材料的断裂韧度越高 和屈服点越低，其塑形区宽度就越大。 9、试述金属的循环硬化与循环软化现象及产生条件。 现象：金属材料在恒定应变范围循环作用下， 随循环周次增加其应力 不断增加，即为循环硬化。 应力下降的就是循环软化。 产生条件：位错的循环