工程材料力學性能復(fù)習資料(參考版)
2025-01-13 02:56本頁面
【正文】 計算題： ，材料的 =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/ 的值，確定裂紋斷裂韌度 KIC 是否休要修正 因為 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： = （ MPa*m1/2） 塑性區(qū)寬度為： =(m)= (mm) 比較 K1 與 KIc： 因為 K1=（ MPa*m1/2） KIc=115（ MPa*m1/2） 所以： K1KIc ，裂紋會失穩(wěn)擴展 , 所以該件不安全。 耐磨性 是材料抵抗磨損的性能，這是一個系統(tǒng)性質(zhì)。 （ 5） 腐蝕磨損 在摩擦過程中，由于 固體界面上的材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)導(dǎo)致材 料損耗而形成的磨損。 （ 3） 沖蝕磨損 含有固體顆 粒的流體介質(zhì)沖刷固體表面，使表面造成材料損失 的磨損，又稱為濕磨粒磨損。 磨損分類方法是 ： （ 1） 粘著磨損 接觸表面相互運動 時，由于固相焊合作用使材料從一個表面脫落或轉(zhuǎn)移 到另一表面而形成的磨損。 氫致延滯斷裂 高強度鋼或α +β鈦合金，含有適量的處于固溶狀態(tài)的氫在低于屈服強度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴展，最后 突然發(fā)生脆性斷裂。微觀斷口上晶界明顯加寬，呈沿晶斷裂。 氫蝕 由于氫與金屬中的第二相作用生成高壓氣體，使基體金屬晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致金屬脆化。 2 應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率：單位時間內(nèi)的應(yīng)力腐蝕裂紋的擴展量稱應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率即da/dt，實驗證明： da/dt = f(KI) 防止應(yīng)力腐蝕的措施 合理選擇金屬材料 針對機件所受的應(yīng)力和接觸的化學介質(zhì)，選用耐應(yīng)力腐蝕的金屬材料，這是一個基本原則。其表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物及腐蝕坑 應(yīng)力腐蝕抗力指標 1 應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強度因子因 此， KISCC 可作為力學性能指標，表示含有宏觀裂紋的材料，在應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂韌度。最后瞬斷區(qū)一般為快速撕裂破壞，顯示出基體材料的特性。 應(yīng)力腐蝕斷口特征 應(yīng)力腐蝕斷口的宏觀形貌 與疲勞斷口頗為相似，也有亞穩(wěn)擴展區(qū)和最后瞬斷區(qū)?？傊?，一個典型的疲勞斷口總是由疲勞源，疲勞裂紋擴展區(qū)和最終斷裂區(qū)三部份構(gòu)成 σ 1 對稱應(yīng)力循環(huán)下的彎曲疲勞極限 Δ kth 是裂紋試樣的無限壽命疲勞性能 H1p 對稱拉壓疲勞極限 τ 1對稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限 σ 1N缺口試樣在對稱應(yīng)力循環(huán)下的疲勞極限 第六章 應(yīng)力腐蝕 金屬在拉應(yīng)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(yīng)力脆斷現(xiàn)象 11??? tff kkq應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生條件 （ 1）應(yīng)力：機件所承受的應(yīng)力包括工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力 （ 2）化學介質(zhì)：只有在特定的化學介質(zhì)中，某種金屬 材料才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。由于載荷的間斷或載荷大小的改變，裂紋經(jīng)過多次張開閉合并由于裂紋表面的相互摩擦，形成一條條光亮的弧線，叫做疲勞裂紋前沿線，這個區(qū)域通常稱為疲勞裂紋擴展區(qū)，而最后斷裂區(qū)則和靜載下帶尖銳缺口試樣的斷口相似。在形成疲勞裂紋之后，裂紋慢速擴展，形成貝殼狀或海灘狀條紋。 缺口根部曲率半徑較小時，缺口尖銳度↑→ qf↓，缺口根部曲率半徑較大時，缺口尖銳度對 qf 的影響減小。 qf = 0 即 kf =1 σ 1 =σ 1 N 缺口不降低疲勞極限，疲勞缺口敏感性最小。 疲勞缺口敏感度 金屬材料在交變載荷作用下的缺口敏感性，需用疲勞缺口敏感度 qf 評定： kt =σ max/σ m 1：理論應(yīng)力集中系數(shù)即應(yīng)力集中處最大應(yīng)力與平均應(yīng)力之比 kf =σ 1 /σ 1N 1 ：疲勞缺口系數(shù)即光滑試樣和缺口試樣疲勞極限之比。 過載損傷界 — 引起過載損傷需有一定的過載應(yīng)力和一定的應(yīng)力循環(huán)周次相配合。它還和構(gòu)件的過載程度及材料性質(zhì)有關(guān)。貝紋線間距也不同。 疲勞區(qū)： 是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展所形成的斷口區(qū)，是判斷疲勞斷裂的重要特征證據(jù) 疲勞區(qū)宏觀端口特征 ：斷口比較光滑并分布有貝紋線或海灘波紋狀花樣。疲勞源有時不止一個，尤其在低周疲勞 下，其應(yīng)力幅值較大，斷口上常有幾個不同位置的疲勞核心。 （
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