材料性能學作業(yè)和答案解析(編輯修改稿)
2025-07-16 17:09 本頁面
【文章內容簡介】 5KIC5，說明使用材料5會發(fā)生脆性斷裂，不可以選用。第四次作業(yè)（P108）第五章1. 名詞解釋2. 解釋下列性能指標的意義4. 試述疲勞宏觀斷口和微觀斷口的特征及其形成過程或模型。（P88頁）答：（一）疲勞宏觀斷口（1）具有三個明顯特征區(qū)：1）疲勞源區(qū)：一般較平整和光滑，源區(qū)越多，反映外加應力越高，應力集中位置越多或應力集中系數(shù)越大，多源斷口的源區(qū)存在臺階，比較粗糙；2）疲勞裂紋擴展區(qū)：常形成海灘花樣或貝殼花樣，出現(xiàn)疲勞弧線，疲勞源位于疲勞弧線凹的一方；3）瞬斷區(qū)：視材料塑性顯示韌性斷裂斜斷口或脆性斷裂平斷口。（2）形成過程：1）疲勞裂紋萌生疲勞裂紋由不均勻滑移和顯微開裂引起，主要方式有：表面滑移帶開裂；第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開裂；晶界或亞晶界處開裂。循環(huán)載荷作用下，形成駐留滑移帶，隨著滑移帶在表面加寬的過程出現(xiàn)擠出脊和侵入溝，引起應力集中。2） 疲勞裂紋擴展疲勞裂紋萌生后便開始擴展，分為兩個階段，即擴展一階段是沿著最大切應力方向向內擴展，擴展二階段是沿垂直拉應力方向向前擴展形成主裂紋，直至最后形成剪切唇。3）斷裂（二）疲勞微觀斷口（1）特征：1）疲勞輝紋（或疲勞條帶）：是略呈彎曲并相互平行的溝槽狀花樣，與裂紋擴展方向相垂直，是裂紋擴展時留下的微觀痕跡。每一條輝紋表示該循環(huán)下疲勞裂紋擴展前沿在前進過程中瞬時微觀位置，輝紋的數(shù)目與載荷循環(huán)次數(shù)相等。斷裂三階段的疲勞輝紋略有差異，從疲勞源區(qū)到終斷區(qū)依次是弱波浪條紋、細條紋和深條紋。2）輪胎壓痕（2）形成過程：LS模型，即剛開始時，裂紋處于閉合狀態(tài)，隨著拉應力的增加到最大值時，裂紋張開至最大，裂尖鈍化，向前擴展一段距離；當轉入壓應力半周期時，滑移沿相反方向進行，原裂紋和新擴展的裂紋表面被壓合，裂紋尖端被彎折成一對耳狀切口；最大壓應力時，裂紋表面完全被壓合，裂尖變成一對尖角，向前再擴展一段距離，并在斷口上留下一條疲勞條帶。可見在循環(huán)應力的作用下，裂紋尖端的鈍銳交替變化，反復進行，使新的條帶不斷形成，疲勞裂紋也就不斷向前擴展。FR模型，即裂紋擴展是斷續(xù)的，通過主裂紋前方萌生新裂紋核，長大并與主裂紋連接起來實現(xiàn)。5. 疲勞失效過程可分為哪幾個階段？簡述各階段的機制及提高材料疲勞抗力的主要方法。答：（1） 疲勞失效過程可分為兩個階段，即裂紋萌生、裂紋擴展以及斷裂。（2） 裂紋萌生的機理：疲勞裂紋由不均勻滑移和顯微開裂引起，主要方式有：表面滑移帶開裂；第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開裂；晶界或亞晶界處開裂。循環(huán)載荷作用下，形成駐留滑移帶，隨著滑移帶在表面加寬的過程出現(xiàn)擠出脊和侵入溝，引起應力集中。裂紋擴展的機理：分為兩個階段，即擴展一階段是沿著最大切應力方向向內擴展，擴展二階段是沿垂直拉應力方向向前擴展形成主裂紋，直至最后形成剪切唇。（3） 提高疲勞抗力的主要方法：1 將材料進行次載鍛煉和間歇效應，降低溫度，減少腐蝕，可提高材料的疲勞強度，延長疲勞壽命；2 表面應仔細加工，盡量減少刀痕
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