【正文】 試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。 缺口試樣的靜彎試驗(yàn)則用來評(píng)定或比較結(jié)構(gòu)鋼的缺口敏感度和裂紋敏感度。 二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義 （ 1）σ ｂｃ —— 材料的抗壓強(qiáng)度 （ 2）σ ｂｂ —— 材料的抗彎強(qiáng)度 （ 3）τ ｓ —— 材料的扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn) （ 4）τ ｂ —— 材料的抗扭強(qiáng)度 （ 5）σ ｂｎ —— 材料的抗拉強(qiáng)度 （ 6） NSR—— 材料的缺口敏感度 （ 7） HBS—— 壓頭為淬火鋼球的材料的布氏硬度 （ 8） HBW—— 壓頭為硬質(zhì)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—— 材料的維氏硬度 （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、缺口沖擊韌性試驗(yàn)?zāi)茉u(píng)定那些材料的低溫脆性 ?那些材料不能用此方法檢驗(yàn)和評(píng)定？ 答案：缺口沖擊韌性試驗(yàn)?zāi)茉u(píng)定的材料是低、中強(qiáng)度的體心立方金屬以及 Bb， Zn，這些材料的沖 擊韌性對(duì)溫度是很敏感的。的金剛石四棱錐作壓頭，采用單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度。 （ 3） 缺口敏感度 —— 金屬材料的缺口敏感性指標(biāo)，用缺口試樣的抗拉強(qiáng)度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值表示。所以細(xì)晶組織有 抗 脆斷性能。 bcc 金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，因?yàn)?σ i 隨著溫度的減低而急劇增加，同時(shí)在低溫下，塑性變形一孿生為主，也易于產(chǎn)生裂紋。 凡加入合金元素引起滑移系減少、孿生、位錯(cuò)釘扎的都增加脆性；若合金中形成粗大第二相也使脆性增加。 格雷菲斯裂紋理論是根據(jù)熱力學(xué)原理，用能量平衡（彈性能的降低與表面能的增加相平衡）的方法推到出了裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的臨界條件。 特征： 斷裂面與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光滑，呈放射狀或結(jié)晶狀。 斷口成纖維狀（塑變中微裂紋擴(kuò)展和連接），灰暗色（反光能力弱）。 缺口效應(yīng)：試樣中 “缺口 ”的存在，使得試樣的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，從而影響材料的力學(xué)性能的現(xiàn)象。 （二） 影響屈服強(qiáng)度的 外 因素 一般的規(guī)律是溫度升高，屈服強(qiáng)度降低。 4．第二相（彌散強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化） 不可變形第二相 提高位錯(cuò)線張力→繞過第二相→留下位錯(cuò)環(huán) →兩質(zhì)點(diǎn)間距變小 → 流變應(yīng)力增大。 派拉力： 位錯(cuò)交互作用力 （ a 是與晶體本性、位錯(cuò)結(jié)構(gòu)分布相關(guān)的比例系數(shù)， L 是位錯(cuò)間距。另外包辛格效應(yīng)和材料的疲勞強(qiáng)度也有密切關(guān)系，在高周疲勞中，包辛格效應(yīng)小的疲勞壽命高，而包辛格效應(yīng)大的，由于疲勞軟化也較嚴(yán)重，對(duì)高周疲勞壽命不利。這一般被認(rèn)為是產(chǎn)生包辛格效應(yīng)的主要原因。 包辛格效應(yīng)可以用位錯(cuò)理論解釋。 二、金屬的彈性模量主要取決于什么 ?為什么說它是一個(gè)對(duì)結(jié)構(gòu)不敏感的力學(xué)姓能 ? 答案：金屬的彈性模量主要取決于金屬鍵的本性和原子間的結(jié)合力，而材料的成分和組織對(duì)它的影響 不大，所以說它是一個(gè)對(duì)組織不敏感的性能指標(biāo)，這是彈性模量在性能上的主要特點(diǎn)。 解理 面 ：在解理斷裂中具有低指數(shù)，表面能低的晶體學(xué)平面 。 比例極限 ：應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力。《工程材料力學(xué)性能》 （第二版） 課后答案 第一章 材料單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能 一、 解釋下列名詞 滯彈性 ：在外加載荷作用 下，應(yīng)變落后于應(yīng)力現(xiàn)象。 包申格效應(yīng) ： 指原先經(jīng)過少量塑性變形，卸載后同向加載，彈性極限 (σ P)或屈服強(qiáng)度 (σ S)增加；反向加載時(shí)彈性極限 (σ P)或屈服 強(qiáng)度 (σ S)降低的現(xiàn)象。 韌脆轉(zhuǎn)變 ： 材料力學(xué)性能從韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變到脆性狀態(tài)的現(xiàn)象（沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變微穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀） 。改變材料的成分和組織會(huì)對(duì)材料的強(qiáng)度 (如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度 )有顯著影響，但對(duì)材料的剛度影響不大。第一，在原先加載變形時(shí)，位錯(cuò)源在滑移面上產(chǎn)生的位錯(cuò)遇到障礙，塞積后便產(chǎn)生了背應(yīng) 力，這背應(yīng)力反作用于位錯(cuò)源，當(dāng)背應(yīng)力 (取決于塞積時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中 )足夠大時(shí)，可使位錯(cuò)源停止開動(dòng)。其次，在反向加載時(shí)，在滑移面上產(chǎn)生的位錯(cuò)與預(yù)變形的位錯(cuò)異號(hào)，要引起異號(hào)位錯(cuò)消毀，這也會(huì)引起材料的軟化，屈 服強(qiáng)度的降低。 可以從河流花樣的反“河流”方向去尋找裂紋源。） 2．晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 晶粒小→晶界多（阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）→位錯(cuò)塞積→提供應(yīng)力→位錯(cuò)開動(dòng) →產(chǎn)生宏觀塑性變形 。 不可變形第二相 位錯(cuò)切過（產(chǎn)生界面能），使之 與機(jī)體一起產(chǎn)生變形，提高了屈服強(qiáng)度。 原因：派拉力屬于短程力，對(duì)溫度十分敏感。 強(qiáng)化金屬又不降低塑性。 斷口三要素： 纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇這三個(gè)區(qū)域的比例關(guān)系與材料韌斷性能有關(guān)。 注意：脆性斷裂也 產(chǎn)生微量塑性變形。該條件是是斷裂發(fā)生的必要條件，但并不意味著一定會(huì)斷裂。 雜質(zhì) ： 聚集在晶界上的雜質(zhì)會(huì)降低材料的塑性，發(fā)生脆斷。故低溫脆性大。 應(yīng)力狀態(tài) ： 減小切應(yīng)力與正應(yīng)力比值的應(yīng)力狀態(tài)都將增加金屬的脆性 加載速度 加載速度大，金屬會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變。 （ 4） 布氏硬度 —— 用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，采用單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度。 （ 7） 努氏硬度 —— 采用兩個(gè)對(duì)面角不等的四棱錐金剛石壓頭，由試驗(yàn)力除以 壓痕投影面積得到的硬度。對(duì)高強(qiáng)度鋼、鋁合金和鈦合金以及面心立方金屬、陶瓷材料等不能用此方法檢驗(yàn)和評(píng)定。 、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來。 不同材料需更換壓頭直徑和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕直徑的測(cè)量也較麻煩。 缺點(diǎn)是：代表性差，用不同硬度級(jí)測(cè)得的硬度值無法統(tǒng)一起來，無法進(jìn)行比較。（維氏顯微硬度） 唯一缺點(diǎn)是硬度值需通過測(cè)量對(duì)角線后才能計(jì)算 (或查表 )出來，因此生產(chǎn)效率沒有洛氏硬度高。 （ 2） 沖擊吸收功 —— 沖擊彎曲試驗(yàn)中試樣變形和斷裂所消耗的功 （ 3） 低溫脆性 —— 體心立方晶體金屬及其合金或某些密派六方晶體金屬及其合金在試驗(yàn)溫度低于某一溫度時(shí)，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象。 對(duì)平面應(yīng)變的斷裂韌性 KIC，測(cè)定時(shí)要求裂紋一開始起裂，立即達(dá)到全而失穩(wěn)擴(kuò)展，并要求沿裂紋全長(zhǎng)，除試樣兩侗表面極小地帶外，全部達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)。 四、如何提高陶瓷材料的熱沖擊抗力 ? 答案：在工程應(yīng)用中，陶瓷構(gòu)件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是熱震斷裂，例如對(duì)高強(qiáng)、微密的精細(xì)陶寵，則裂紋的萌生起主導(dǎo)作用，為了防止熱震失效提高熱震斷裂抗力，應(yīng)當(dāng)致力于提高材料的強(qiáng)度，并降低它的彈性模量和膨脹系數(shù)。 低溫脆性的原因： 低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低而急劇增加，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度變化很小的結(jié)果。 6. 拉伸 沖擊彎曲 缺口試樣拉伸 第四章 金屬的斷裂韌度 一、解釋下列名詞 （ 1） 低應(yīng)力脆斷 ：在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。 （ 5） 有效屈服應(yīng)力 ：發(fā)生屈服時(shí)的應(yīng)力 （ 6） 有效裂紋長(zhǎng)度 ：將原有的裂紋長(zhǎng)度與松弛后的塑性區(qū)相合并得到的裂紋長(zhǎng)度 （ 7） 裂紋擴(kuò)展能量釋放率 ：裂紋擴(kuò)展單位面積時(shí)系統(tǒng)釋放勢(shì)能的數(shù)值。這種條紋開始時(shí)比較密集，以后間距逐漸增大。 三、什么是疲勞裂紋門檻值，哪些因素影響 其值的大小 ? 答案：把裂紋擴(kuò)展的每一微小過程看成是裂紋體小區(qū)域的斷裂過程，則設(shè)想應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度△ K=KmaxKmin 是疲勞裂紋擴(kuò)展的控制因子，當(dāng)△ K小于某臨界值△ Kth 時(shí)，疲勞裂紋不擴(kuò)展，所以△ Kth 叫疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻值。 應(yīng)力強(qiáng)度因子 K1 是描寫裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱程度的復(fù)合力學(xué)參量，可將它看作推動(dòng)裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力。 軸 件 平行軸向工作應(yīng)力 150MPa， 使用