材料力學(xué)性能-第2版課后習(xí)題答案(編輯修改稿)
2025-09-01 08:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的力學(xué)性能四、試說(shuō)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(guān)上對(duì)于那些有低溫脆性現(xiàn)象的材料，它們的屈服強(qiáng)度會(huì)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。當(dāng)溫度降低到某一溫度時(shí)，屈服強(qiáng)度增大到高于斷裂強(qiáng)度時(shí)，在這個(gè)溫度以下材料的屈服強(qiáng)度比斷裂強(qiáng)度大，因此材料在受力時(shí)還未發(fā)生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。 從微觀(guān)機(jī)制來(lái)看低溫脆性與位錯(cuò)在晶體點(diǎn)陣中運(yùn)動(dòng)的阻力有關(guān)，當(dāng)溫度降低時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，原子熱激活能力下降，因此材料屈服強(qiáng)度增加。 影響材料低溫脆性的因素有（P63，P73）：1．晶體結(jié)構(gòu)：對(duì)稱(chēng)性低的體心立方以及密排六方金屬、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢(shì)明顯，塑性差。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(huì)引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。3．顯微組織：①晶粒大小，細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提高材料的強(qiáng)度和塑韌性。因?yàn)? 晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)減 少，有利于降低應(yīng)力集中；同時(shí)晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。 ②金相組織：較低強(qiáng)度水平時(shí)強(qiáng)度相等而組織不同的鋼，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對(duì)鋼的脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時(shí)均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。五. 試述焊接船舶比鉚接船舶容易發(fā)生脆性破壞的原因。焊接容易在焊縫處形成粗大金相組織氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、錯(cuò)邊、咬邊等缺陷，增加裂紋敏感度，增加材料的脆性，容易發(fā)生脆性斷裂。第四章 金屬的斷裂韌度 試述應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的意義及典型裂紋的表達(dá)式答：新書(shū)P69舊書(shū)P80參看書(shū)中圖（應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的意義見(jiàn)上） 幾種裂紋的表達(dá)式，無(wú)限大板穿透裂紋：；有限寬板穿透裂紋：；有限寬板單邊直裂紋：當(dāng)ba時(shí)，；受彎單邊裂紋梁：；無(wú)限大物體內(nèi)部有橢圓片裂紋，遠(yuǎn)處受均勻拉伸：；無(wú)限大物體表面有半橢圓裂紋，遠(yuǎn)處均受拉伸：A點(diǎn)的。 試述K判據(jù)的意義及用途。答： K判據(jù)解決了經(jīng)典的強(qiáng)度理論不能解決存在宏觀(guān)裂紋為什么會(huì)產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷的原因。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(lái)，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。P71/P83 原理：先用一定的試樣測(cè)試出FQ和裂紋長(zhǎng)度a值得到一個(gè)KQ,如果KQ符合條件就說(shuō)明測(cè)試使用的試樣符合條件，如果不符合就換成較大試樣重新測(cè)試。試樣要求P78 三個(gè)公式，=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長(zhǎng)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應(yīng)力為σ=900MPa根據(jù)σ/，確定裂紋斷裂韌度KIC是否休要修正 因?yàn)棣?=900/1200=，所以裂紋斷裂韌度KIC需要修正對(duì)于無(wú)限板的中心穿透裂紋，修正后的KI為： = （MPa*m1/2）塑性區(qū)寬度為： =(m)= (mm)比較K1與KIc：因?yàn)镵1=（MPa*m1/2）KIc=115（MPa*m1/2）所以：K1KIc ，裂紋會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展 , 所以該件不安全。第五章 金屬的疲勞 p96/p109 （1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，機(jī)具有壽命的斷裂
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