工程材料力學性能第2版課后習題答案-資料下載頁
2025-06-26 08:58本頁面
【正文】 O引一直線OH，令其與橫坐標的夾角等于，該直線與曲線AHC相交的交點H的縱坐標即為疲勞極限。9．試述疲勞微觀斷口的主要特征。（新書P113~P114，舊書P132）答：斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱疲勞條帶（疲勞條紋、疲勞輝紋）。疲勞條帶是疲勞斷口最典型的微觀特征?；葡刀嗟拿嫘牧⒎浇饘?，其疲勞條帶明顯；滑移系少或組織復雜的金屬，其疲勞條帶短窄而紊亂。疲勞裂紋擴展的塑性鈍化模型(Laird模型)：圖中(a),在交變應力為零時裂紋閉合。圖(b)，受拉應力時，裂紋張開，在裂紋尖端沿最大切應力方向產(chǎn)生滑移。圖(c),裂紋張開至最大，塑性變形區(qū)擴大，裂紋尖端張開呈半圓形，裂紋停止擴展。由于塑性變形裂紋尖端的應力集中減小，裂紋停止擴展的過程稱為“塑性鈍化”。圖(d)，當應力變?yōu)閴嚎s應力時，滑移方向也改變了，裂紋尖端被壓彎成“耳狀”切口。圖(e)，到壓縮應力為最大值時，裂紋完全閉合，裂紋尖端又由鈍變銳，形成一對尖角。12．試述金屬表面強化對疲勞強度的影響。（新書P117~P118，舊書P135~P136）答：表面強化處理可在機件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應力，同時還能提高機件表面的強度和硬度。這兩方面的作用都能提高疲勞強度。表面強化方法，通常有表面噴丸、滾壓、表面淬火及表面化學熱處理等。（1） 表面噴丸及滾壓 噴丸是用壓縮空氣將堅硬的小彈丸高速噴打向機件表面，使機件表面產(chǎn)生局部形變硬化；同時因塑變層周圍的彈性約束，又在塑變層內(nèi)產(chǎn)生殘余壓應力。 表面滾壓和噴丸的作用相似，只是其壓應力層深度較大，很適于大工件；而且表面粗糙度低，強化效果更好。（2） 表面熱處理及化學熱處理 他們除能使機件獲得表硬心韌的綜合力學性能外，還可以利用表面組織相變及組織應力、熱應力變化，使機件表面層獲得高強度和殘余壓應力，更有效地提高機件疲勞強度和疲勞壽命。金屬材料在恒定應變范圍循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應力不斷增加，即為循環(huán)硬化。金屬材料在恒定應變范圍循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應力逐漸減小，即為循環(huán)軟化。金屬材料產(chǎn)生循環(huán)硬化與軟化取決于材料的初始狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特性以及應變幅和溫度等。循環(huán)硬化和軟化與σb / σs有關(guān)：σb / σs，表現(xiàn)為循環(huán)硬化；σb / σs，表現(xiàn)為循環(huán)軟化；σb / σs，材料比較穩(wěn)定，無明顯循環(huán)硬化和軟化現(xiàn)象。也可用應變硬化指數(shù)n來判斷循環(huán)應變對材料的影響，n1軟化，n1硬化。退火狀態(tài)的塑性材料往往表現(xiàn)為循環(huán)硬化，加工硬化的材料表現(xiàn)為循環(huán)軟化。循環(huán)硬化和軟化與位錯的運動有關(guān)：退火軟金屬中，位錯產(chǎn)生交互作用，運動阻力增大而硬化。冷加工后的金屬中，有位錯纏結(jié)，在循環(huán)應力下破壞，阻力變小而軟化。第六章 金屬的應力腐蝕和氫脆斷裂一、名詞解釋應力腐蝕：金屬在拉應力和特定的化學介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應力脆斷現(xiàn)象。氫脆：由于氫和應力共同作用而導致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。白點：當鋼中含有過量的氫時，隨著溫度降低氫在鋼中的溶解度減小。如果過飽和的氫未能擴散逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時，氫的體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，而形成微裂紋。氫化物致脆：對于ⅣB 或ⅤB 族金屬，由于它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，是金屬脆化，這種現(xiàn)象稱氫化物致脆。二、說明下列力學性能指標的意義σscc：材料不發(fā)生應力腐蝕的臨界應力。KIscc：應力腐蝕臨界應力場強度因子。da/dt：盈利腐蝕列紋擴展速率。7．如何識別氫脆與應力腐蝕？。答：氫脆和應力腐蝕相比，其特點表現(xiàn)在：實驗室中識別氫脆與應力腐蝕的一種辦法是，當施加一小的陽極電流，如使開裂加速，則為應力腐蝕；而當施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為氫脆。在強度較低的材料中，或者雖為高強度材料但受力不大，存在的殘余拉應力也較小這時其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此處三向拉應力最大，氫濃集在這里造成斷裂。氫脆斷裂的主裂紋沒有分枝的悄況．這和應力腐蝕的裂紋是截然不同的。氦脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。大多數(shù)的氫脆斷裂(氫化物的氫脆除外)，都表現(xiàn)出對溫度和形變速率有強烈的依賴關(guān)系。氫脆只在一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)氫脆的溫度區(qū)間決定于合金的化學成分和形變速率。第七章 金屬的磨損與耐磨性磨損：機件表面相互接觸并產(chǎn)生相對運動，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。接觸疲勞：兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導致局部區(qū)域產(chǎn)生小片金屬剝落而使材料損失的現(xiàn)象?！綪153】第八章 金屬高溫力學性能蠕變：在長時間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。等強溫度（TE）：晶粒強度與晶界強度相等的溫度。蠕變極限：在高溫長時間載荷作用下不致產(chǎn)生過量塑性變形的抗力指標。 該指標與常溫下的屈服強度相似。一、和常溫下力學性能相比，金屬材料在高溫下的力學行為有哪些特點?答案：首先，材料在高溫將發(fā)生蠕變現(xiàn)象。材料在高溫下不僅強度降低，而且塑性也降低。應變速率越低，載荷作用時間越長，塑性降低得越顯著。高溫應力松弛。產(chǎn)生疲勞損傷，使高溫疲勞強度下降。二、提高材料的蠕變抗力有哪些途徑?答案：加入的合金元素阻止刃位錯的攀移，以及阻止空位的形成與運動從而阻止其擴散。第九章 陶瓷材料的力學性能銀紋：非晶態(tài)聚合物的某些薄弱區(qū)，因拉應力塑性變形，在其表面和內(nèi)部出現(xiàn)閃亮的、細長形的“類裂紋”銀紋。玻璃態(tài)：溫度低于玻璃化溫度時，聚合物所處于的狀態(tài)即為玻璃態(tài)。第十章熱震斷裂：陶瓷材料承受溫度驟變產(chǎn)生瞬時斷裂，稱之為熱震斷裂。熱震損傷：陶瓷材料在熱沖擊循環(huán)作用下，材料先出現(xiàn)開裂、剝落，然后碎裂和變質(zhì)，終至整體破壞，稱之為熱震損傷。簡述陶瓷材料的增韌措施。使材料達到細密、均、純，是陶瓷材料增韌增強的有效途徑之一。晶粒形狀也影響陶瓷的韌性。晶粒長寬比增加，斷裂韌度增加。在外力作用下，陶瓷從亞穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相，消耗一部分外加能量，使材料增韌。相變增韌受使用溫度限制。當主裂紋擴展遇到微裂紋時，發(fā)生分叉轉(zhuǎn)變擴展方向，增加擴展過程的表面能；同時，主裂紋尖端應力集中被松弛，致使擴展速度減慢。
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