【正文】 在對稱應(yīng)力循環(huán)作用下的疲勞極限。 P97/p110 ：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略 呈 彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶（疲勞輝紋，疲勞條紋） p113/p132 ：用電解拋光的方法很難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對 試 樣重新循環(huán)加載時，則循環(huán)滑移帶又會在原處再現(xiàn) ，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。 九 、 有一大型板件，材料的 σ =1200MPa， KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有 20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力 900MPa下工作，試計(jì)算 KI及塑性區(qū)寬度 R0，并判斷該件是否安全？ 解：由題意知穿透裂紋受到的 工作 應(yīng)力為σ =900MPa 根據(jù) σ/σ ，確定裂紋斷裂韌度 KIC是否 需 要修正 因?yàn)?σ/σ =900/1200=，所以裂紋斷裂韌度 KIC需要修正 對于無限板的中心穿透裂紋，修正后的 KI為： 因?yàn)?KI=（ MPa*m1/2） KIc=115（ MPa*m1/2） 所以： KIKIc ，裂紋會失穩(wěn)擴(kuò)展 , 所以該件不安全?；舅悸肥牵?塑性區(qū)松弛彈性應(yīng)力的作用 與 裂紋長度增加松弛彈性應(yīng)力的作用是等同的，從而引入 “ 有效長度 ” 的概念，它實(shí)際包括裂紋長度和塑性區(qū)松弛應(yīng)力的作用 。但是無論平面應(yīng)力或平面應(yīng)變，塑性區(qū)寬度總是與（ KIC/σ s)2成正比。 K判據(jù)將材料斷裂韌度同機(jī)件的工作應(yīng)力及裂紋尺寸的關(guān)系定量地聯(lián)系 起來，可直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，估算裂紋體的最大承載能力、允許的裂紋最大尺寸，以及用于正確選擇機(jī)件材料、優(yōu)化工藝等。 “ I”表示 I 型裂紋。因此無法用應(yīng)力判據(jù)處理這一問題。 答： 低應(yīng)力脆斷的原因：在材料的生產(chǎn)、機(jī)件的加工和使用過程中產(chǎn)生不可避免的宏觀裂紋，從而使機(jī)件在低于屈服應(yīng)力的情況發(fā)生斷裂。當(dāng)試樣厚度增加，使裂紋尖端達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)時，斷裂韌度趨于一穩(wěn)定的最低值，即為 CK? ，它與試樣厚度無關(guān)，而是真正的材料常數(shù)。 P76/P88 G判據(jù)： ICI GG ? ，當(dāng)Ｇ Ｉ 滿足上述條件時裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂?！?P71】 ：裂紋發(fā)生屈服時 其法向 的應(yīng)力。 ?K ： 表示應(yīng)力場的強(qiáng)弱程度。 體心立方金屬的低溫脆性還可能與遲屈服現(xiàn)象有關(guān)，對低碳鋼施加一 高于屈服強(qiáng)度的 高速 載荷時，材料并不立即產(chǎn)生屈服，而需要經(jīng)過一段孕育期（稱為遲屈時間）才開始塑性變形，這種現(xiàn)象稱為 遲屈服現(xiàn)象。而高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在很寬的溫度范圍內(nèi)，沖擊功都很低，沒有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料先屈服再斷裂；當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，材料無屈服直接斷裂。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對鋼的脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。 2．化學(xué)成分：能夠使材料硬度，強(qiáng)度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差，脆性提高。 （ 4） FTE: 以低階能和高階能平均值對應(yīng)的溫度定義 tk，記為 FTE （ 5） FTP: 以高階能對應(yīng) 的溫度為 tk，記為 FTP 三 、試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素 低溫脆性的物理本質(zhì)：宏觀上對于那些有低溫脆性現(xiàn)象的材料，它們的屈服強(qiáng)度會隨溫度的降低急劇增加，而斷裂強(qiáng)度隨溫度的降低而變化不大。 AKV： V型缺口試樣沖擊吸收功 . AKU： U型缺口沖擊吸收功 . （ 2） FATT50：沖擊試樣斷口分為纖維區(qū)、放射區(qū)（結(jié)晶區(qū)）與剪切唇三部分，在不同試驗(yàn)溫 度下，三個區(qū)之間的相對面積不同。 :材料使用溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。 第三章 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能 一、 名詞解釋 :材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。 （ 1）滲碳層的硬度分布；（ 2）淬火鋼；（ 3）灰鑄鐵；（ 4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體；（ 5）儀表小黃銅齒輪；（ 6）龍門刨床導(dǎo)軌；（ 7）滲氮層；（ 8）高速鋼刀具；（ 9）退火態(tài)低碳鋼；（ 10）硬質(zhì)合金。缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測硬度值重復(fù)性差，分散度大；此外用不同標(biāo)尺測得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。 布氏硬度 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時一般采用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積比較大?！?P49 P57】 原理 布氏硬度 ： 用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位 表 面積所承受的試驗(yàn)力 。 偏斜拉伸試驗(yàn)：在拉伸試驗(yàn)時在試樣與試驗(yàn)機(jī)夾頭之間放一墊圈，使試樣的軸線與拉伸力形成一定角度進(jìn)行拉伸。為了評定不同金屬材料的缺口變脆傾向，必須采用缺口試樣進(jìn)行靜載力學(xué)性能試驗(yàn)。 （ 9）里氏硬度 —— 采動載荷試驗(yàn)法，根據(jù)重錘回跳速度表 征 的金屬硬度。 （ 6）維氏硬度 —— 以兩相對面夾角為 136。 第二章 金屬在 其他靜載荷下的力學(xué)性能 一、解釋下列名詞： （ 1）應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) —— 材料或工件所承受的最大切應(yīng)力 τ max和最大正應(yīng)力 σ max比值，即： ? ?32131m a xm a x ??? ????? ?? ??? 【 新書 P39 舊書 P46】 （ 2）缺口效應(yīng) —— 絕大多數(shù)機(jī)件的橫截面都不是均勻而無變化的光滑體，往往存在截面的急劇變化，如鍵槽、油孔、軸肩、螺紋、退刀槽及焊縫等，這種截面變化的部分可視為 “ 缺口 ” ，由于21212 ?????????????????? aEaE ssc ????缺口的存在，在載荷作用下缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，產(chǎn)生所謂的缺口效應(yīng)。 卸載后施加反 向力，位錯被迫作反向運(yùn)動，在反向路徑上，像林位錯這類障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于位錯運(yùn)動的前方，故位錯可以在較低應(yīng)力下移動較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低。 八 、 什么是包申格效應(yīng)，如何解釋，它有什么實(shí)際意義 ? 包申格效應(yīng)： 金屬材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象。 七、 論述格雷菲斯裂紋理論分析問題的思路，推導(dǎo)格雷菲斯方程，并指出該理論的局限性。為什么脆性斷裂最危險(xiǎn)？ 【 P21】 答： 韌性斷裂是金屬材料斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷地消耗能量；而脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前 基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很大。 答： E 彈性模量 ； G 切變模量 ； r? 規(guī)定殘余伸長應(yīng)力 ； ? 屈服強(qiáng)度 ； gt? 金屬材料拉伸時最大應(yīng)力下的總伸長率 ； n 應(yīng)變硬化指數(shù) 【 P15】 三、 金屬 的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？ 答： 主要決定于原子本性和晶格類型。 ：在解理斷裂中具有低指數(shù)，表面能低的晶體學(xué)平面。 ：具有一定韌性的金屬材料當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟赛c(diǎn)時，沖擊吸收功明顯下降，斷裂方式由原來的韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔?，這種現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變 ：試樣加載后再卸裁，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標(biāo)準(zhǔn)，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力。是解理臺階的一種標(biāo)志。 6．塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。 2．滯彈性：金屬材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間延長產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象稱為滯彈性，也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。 1彈性比功：金屬材料吸收彈性變形功的能力，一般用金屬開始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功表示。 5．解理刻面：這種大致以晶粒大小為單 位的解理面稱為解理刻面。 ：解理臺階沿裂紋前端滑動而相互匯合 ,同號臺階相互匯合長大 ,當(dāng)匯合臺階高度足夠大時 ,便成為河流花樣。 沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴(kuò)展，多數(shù)是脆性斷裂。晶體學(xué)平面－－解理面，一般是低指數(shù)、表面能低的晶面。 二、 說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義。 【 P4】 四、 試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗(yàn)溫 度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化。 臨界裂紋擴(kuò)展應(yīng)力σ c與裂紋長度 a 的平方根成反比。這種位錯結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加。另外，對于預(yù)先經(jīng)受冷變形的材料，如服役時受到反向力的作用，就要考慮微量塑性變形抗力降低的有害影響，如冷拉型材及管子在受壓狀態(tài)下使用就是這種情況。 【 P49 P58】 （ 5）洛氏硬度 —— 采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測量壓痕深度所表示的硬度 【 P51 P60】 。 （ 8）肖氏硬度 —— 采動載荷試