力學(xué)性能課后答案(參考版)
2025-06-10 16:43本頁(yè)面
【正文】 。相變?cè)鲰g受使用溫度限制。晶粒長(zhǎng)寬比增加，斷裂韌度增加。使材料達(dá)到細(xì)密、均、純，是陶瓷材料增韌增強(qiáng)的有效途徑之一。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。玻璃態(tài)：溫度低于玻璃化溫度時(shí)，聚合物所處于的狀態(tài)即為玻璃態(tài)。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(cuò)的攀移，以及阻止空位的形成與運(yùn)動(dòng)從而阻止其擴(kuò)散。高溫應(yīng)力松弛。材料在高溫下不僅強(qiáng)度降低，而且塑性也降低。持久強(qiáng)度極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下的斷裂強(qiáng)度持久強(qiáng)度極限。蠕變極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下不致產(chǎn)生過(guò)量塑性變形的抗力指標(biāo)?！綪153】第八章 金屬高溫力學(xué)性能蠕變：在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。第七章 金屬的磨損與耐磨性磨損：機(jī)件表面相互接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來(lái)形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。大多數(shù)的氫脆斷裂(氫化物的氫脆除外)，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。氫脆斷裂的主裂紋沒有分枝的悄況．這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同的。答：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流，如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為氫脆。da/dt：盈利腐蝕列紋擴(kuò)展速率。二、說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義σscc：材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力。氫化物致脆：對(duì)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。如果過(guò)飽和的氫未能擴(kuò)散逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。氫脆：由于氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。冷加工后的金屬中，有位錯(cuò)纏結(jié)，在循環(huán)應(yīng)力下破壞，阻力變小而軟化。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(wú)明顯循環(huán)硬化和軟化現(xiàn)象。金屬材料在恒定應(yīng)變范圍循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應(yīng)力逐漸減小，即為循環(huán)軟化。 表面滾壓和噴丸的作用相似，只是其壓應(yīng)力層深度較大，很適于大工件；而且表面粗糙度低，強(qiáng)化效果更好。表面強(qiáng)化方法，通常有表面噴丸、滾壓、表面淬火及表面化學(xué)熱處理等。（新書P117~P118，舊書P135~P136）答：表面強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)還能提高機(jī)件表面的強(qiáng)度和硬度。圖(e)，到壓縮應(yīng)力為最大值時(shí)，裂紋完全閉合，裂紋尖端又由鈍變銳，形成一對(duì)尖角。由于塑性變形裂紋尖端的應(yīng)力集中減小，裂紋停止擴(kuò)展的過(guò)程稱為“塑性鈍化”。圖(b)，受拉應(yīng)力時(shí)，裂紋張開，在裂紋尖端沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生滑移?；葡刀嗟拿嫘牧⒎浇饘伲淦跅l帶明顯；滑移系少或組織復(fù)雜的金屬，其疲勞條帶短窄而紊亂。（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）。③噴丸處理：噴丸強(qiáng)化也能提高。②組織：鋼的含碳量越低，鐵素體含量越多時(shí)，其值就越高。但若過(guò)載適當(dāng)，有時(shí)反而是有益的。（新書P107~109，舊書P123~125）答：應(yīng)力比r（或平均應(yīng)力）的影響：Forman提出：殘余壓應(yīng)力因會(huì)減小r,使降低和升高，對(duì)疲勞壽命有利；而殘余拉應(yīng)力因會(huì)增大r，使升高和降低，對(duì)疲勞壽命不利。幾何關(guān)系為：（用途）：我們只要知道應(yīng)力比r,就可代入上試求得和，而后從坐標(biāo)原點(diǎn)O引一直線OH，令其與橫坐標(biāo)的夾角等于，該直線與曲線AHC相交的交點(diǎn)H的縱坐標(biāo)即為疲勞極限。疲勞圖建立：這種圖的縱坐標(biāo)以或表示，橫坐標(biāo)以表示。然后，以不同應(yīng)力比r條件下將表示的疲勞極限分解為和，并在該坐標(biāo)系中作ABC曲線，即為疲勞圖。通常是用工程作圖法，由疲勞圖求得各種不對(duì)稱循環(huán)的疲勞極限。（新書P101~102，舊書P115~117）答：定義：疲勞圖是各種循環(huán)疲勞極限的集合圖，也是疲勞曲線的另一種表達(dá)形式。其斷口比疲勞區(qū)粗糙，脆性材料為結(jié)晶狀斷口，韌性材料為纖維狀斷口。貝紋線是由載荷變動(dòng)引起的，如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的開動(dòng)與停歇，偶然過(guò)載引起的載荷變動(dòng)，使裂紋前沿線留下了弧狀臺(tái)階痕跡。特征是：斷口比較光滑并分布有貝紋線。（1） 疲勞源是疲勞裂紋萌生的策源地，疲勞源區(qū)的光亮度最大，因?yàn)檫@里在整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過(guò)程中斷面不斷摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源的貝紋線細(xì)小。因此，ΔKth是疲勞裂紋不擴(kuò)展的ΔK臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值。 疲勞門檻值ΔKth P105/p120 在疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線的Ⅰ區(qū)，當(dāng)ΔK≤ΔKth時(shí)，da/aN=0,表示裂紋不擴(kuò)展。Qf=(Kf1)/（kt1）.其中Kt為理論應(yīng)力集中系數(shù)且大于一，Kf為疲勞缺口系數(shù)。 P102/p117疲勞強(qiáng)度σ1，σp,τ1,σ1N, P99,100,103/p114 σ1: 對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)作用下的彎曲疲勞極限；σp:對(duì)稱拉壓疲勞極限；τ1:對(duì)稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限；σ1N:缺口試樣在對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)作用下的疲勞極限。ΔK是由應(yīng)力范圍Δσ和a復(fù)合為應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍，ΔK=KmaxKmin=Yσmax√aYσmin√a=YΔσ√a. p105/p120da/dN:疲勞裂紋擴(kuò)展速率，即每循環(huán)一次裂紋擴(kuò)展的距離。 P97/p110疲勞條帶：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略程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駐留滑移帶：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(duì)式樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又會(huì)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。應(yīng)力幅σa:σa=1/2(σmaxσmin) p95/p108平均應(yīng)力σm：σm=1/2(σmax+σmin) p95/p107應(yīng)力比r:r=σmin/σmax p95/p108疲勞源：是疲勞裂紋萌生的策源地，一般在機(jī)件表面常和缺口，裂紋，刀痕，蝕坑相連。P81/P95，=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： =(
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