【正文】 難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對 試 樣重新循環(huán)加載時，則循環(huán)滑移帶又會在原處再現(xiàn) ，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。 σ a:σ a=1/2(σ maxσ min) p95/p108 σ m： σ m=1/2(σ max+σ min) p95/p107 r:r=σ min/σ max p95/p108 ：是疲勞裂紋萌生的策源地，一般在機件表面常和缺口，裂紋，刀痕，蝕坑相連。 九 、 有一大型板件，材料的 σ =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 工作 應(yīng)力為σ =900MPa 根據(jù) σ/σ ，確定裂紋斷裂韌度 KIC是否 需 要修正 因為 σ/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： 因為 KI=（ MPa*m1/2） KIc=115（ MPa*m1/2） 所以： KIKIc ，裂紋會失穩(wěn)擴展 , 所以該件不安全。當(dāng)塑性區(qū)小時，或塑性區(qū)周圍為廣大的彈性去所包圍時，這種結(jié)果還是很精確。基本思路是： 塑性區(qū)松弛彈性應(yīng)力的作用 與 裂紋長度增加松弛彈性應(yīng)力的作用是等同的，從而引入 “ 有效長度 ” 的概念，它實際包括裂紋長度和塑性區(qū)松弛應(yīng)力的作用 。 由于裂紋尖端塑性區(qū)的存在將會降低裂紋體的剛度，相當(dāng)于裂紋長度的增加，因而影響應(yīng)力場和 KI的計算，所以要對 KI進(jìn)行修正。但是無論平面應(yīng)力或平面應(yīng)變，塑性區(qū)寬度總是與（ KIC/σ s)2成正比。 答：機件上由于存在裂紋，在裂紋尖端處產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng) σ y 趨于材料的屈服應(yīng)力時，在裂紋尖端處便開始屈服產(chǎn)生塑性變形，從而形成塑性區(qū)。 K判據(jù)將材料斷裂韌度同機件的工作應(yīng)力及裂紋尺寸的關(guān)系定量地聯(lián)系 起來，可直接用于設(shè)計計算，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件材料、優(yōu)化工藝等。 六、 試述 K判據(jù)的意義及用途。 “ I”表示 I 型裂紋。 五、 試述應(yīng)力場強度因子的意義及典型裂紋 ?K 的表達(dá)式 答： 應(yīng)力場強度因子 ?K ： 表示應(yīng)力場的強弱程度。因此無法用應(yīng)力判據(jù)處理這一問題。 四 、為什么研究裂紋擴展的力學(xué)條件時不用應(yīng)力判據(jù)而用其它判據(jù)？ 答：裂紋前端的應(yīng)力是一個變化復(fù)雜的多向應(yīng)力，如用它直接建立裂紋擴展的應(yīng)力判據(jù)，顯得十分復(fù)雜和困難；而且當(dāng) r→ 0 時，不論外加平均應(yīng)力如何小，裂紋尖端各應(yīng)力分量均趨于無限大，構(gòu)件就失去了承載能力，也就是說，只要構(gòu)件一有裂紋就會破壞，這顯然與實際情況不符。 答： 低應(yīng)力脆斷的原因：在材料的生產(chǎn)、機件的加工和使用過程中產(chǎn)生不可避免的宏觀裂紋，從而使機件在低于屈服應(yīng)力的情況發(fā)生斷裂。將 ?G 的臨界值記作 cG? ，稱斷裂韌度，表示材料阻止裂紋失穩(wěn)擴展時單位面積所消耗的能量，其單位與 ?G 相同， MPa當(dāng)試樣厚度增加，使裂紋尖端達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)時，斷裂韌度趨于一穩(wěn)定的最低值，即為 CK? ，它與試樣厚度無關(guān)，而是真正的材料常數(shù)。 CK 為平面應(yīng)力斷裂韌度，表示在平面應(yīng)力條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。 P76/P88 G判據(jù)： ICI GG ? ，當(dāng)Ｇ Ｉ 滿足上述條件時裂紋失穩(wěn)擴展斷裂。 K判據(jù)：裂紋在受力時只要滿足 ICI KK ? ，就會發(fā)生脆性斷裂 .反之，即使存在裂紋，若 ICI KK ? 也不會斷裂?！?P71】 ：裂紋發(fā)生屈服時 其法向 的應(yīng)力。 “ I”表示I型裂紋。 ?K ： 表示應(yīng)力場的強弱程度。 第四章 金屬的斷裂韌度 一、 名詞解釋 ：高強度、超高強度鋼的機件 ，中低強度鋼的大型、重型機件在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。 體心立方金屬的低溫脆性還可能與遲屈服現(xiàn)象有關(guān)，對低碳鋼施加一 高于屈服強度的 高速 載荷時，材料并不立即產(chǎn)生屈服，而需要經(jīng)過一段孕育期（稱為遲屈時間）才開始塑性變形，這種現(xiàn)象稱為 遲屈服現(xiàn)象。 微觀上，體心立方金屬中位錯運動的阻力對溫度變化非常敏感，位錯運動阻力隨溫度下降而增加，在低溫下，該材料處于脆性狀態(tài)。而高強度結(jié)構(gòu)鋼在很寬的溫度范圍內(nèi)，沖擊功都很低，沒有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 這是因為派拉力對其屈服強度的影響占有很大比重，而派拉力是短程力，對溫度很敏感，溫度降低時，派拉力大幅增加，則其強度急劇增加而變脆。當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強度大于屈服強度，材料先屈服再斷裂；當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強度小于屈服強度，材料無屈服直接斷裂。 tk 稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點對鋼的脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。因為 晶界是裂紋擴展的阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；同時晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。 2．化學(xué)成分：能夠使材料硬度，強度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差，脆性提高。 從微觀機制來看低溫脆性與位錯在晶體點陣中運動的阻力有關(guān)，當(dāng)溫度降低時，位錯運動阻力增大，原子熱激活能力下降，因此材料屈服強度增加。 （ 4） FTE: 以低階能和高階能平均值對應(yīng)的溫度定義 tk，記為 FTE （ 5） FTP: 以高階能對應(yīng) 的溫度為 tk，記為 FTP 三 、試說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)：宏觀上對于那些有低溫脆性現(xiàn)象的材料，它們的屈服強度會隨溫度的降低急劇增加，而斷裂強度隨溫度的降低而變化不大。通常取結(jié)晶區(qū)面積占整個斷口面積 50%時的溫度為 kt ，并記為 50%FATT，或 FATT50%， t50。 AKV： V型缺口試樣沖擊吸收功 . AKU： U型缺口沖擊吸收功 . （ 2） FATT50：沖擊試樣斷口分為纖維區(qū)、放射區(qū)（結(jié)晶區(qū)）與剪切唇三部分，在不同試驗溫 度下，三個區(qū)之間的相對面積不同。含義見上面。 :材料使用溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功，以 KA 表示，單位為 J。 第三章 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能 一、 名詞解釋 :材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。 缺口偏斜拉伸試驗就是在更苛刻的應(yīng)力狀態(tài)和試驗條件下，來檢驗與對比不同材料或不同工藝所表現(xiàn)出的性能差異。 （ 1）滲碳層的硬度分布；（ 2）淬火鋼；（ 3）灰鑄鐵；（ 4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體；（ 5）儀表小黃銅齒輪；（ 6）龍門刨床導(dǎo)軌；（ 7）滲氮層；（ 8）高速鋼刀具；（ 9）退火態(tài)低碳鋼；（ 10）硬質(zhì)合金。缺點是硬度值需要通過測量壓痕對角線長度后才能進(jìn)行計算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。缺點：壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測硬度值重復(fù)性差，分散度大；此外用不同標(biāo)尺測得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。缺點：對不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變試驗力，壓痕直徑的測量也較麻煩，因而用于自動檢測時受到限制。 布氏硬度 優(yōu)點：實驗時一般采用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積比較大。 維氏 硬度 ： 以兩相對面夾角為 136?！?P49 P57】 原理 布氏硬度 ： 用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計算單位 表 面積所承受的試驗力 。 偏斜拉伸試驗：試樣同時承受拉伸和彎曲載荷的復(fù)合作用，其應(yīng)力狀態(tài)更 “ 硬 ” ，缺口截面上的應(yīng)力分布更不均勻，更能顯示材料對缺口的敏感性。 偏斜拉伸試驗：在拉伸試驗時在試樣與試驗機夾頭之間放一墊圈，使試樣的軸線與拉伸力形成一定角度進(jìn)行拉伸。 光 滑試樣軸向拉伸試驗：截面上無應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力分布均勻，僅在頸縮時發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變。為了評定不同金屬材料的缺口變脆傾向，必須采用缺口試樣進(jìn)行靜載力學(xué)性能試驗。厚板：在缺口根部處于兩向拉應(yīng)力 狀態(tài)，缺口內(nèi)側(cè)處 于 三向拉伸平面應(yīng)變狀態(tài)。 （ 9）里氏硬度 —— 采動載荷試驗法，根據(jù)重錘回跳速度表 征 的金屬硬度。 【 P53 P62】 （ 7）努氏硬度 —— 采用兩個對面角不等的四棱錐金剛石壓頭，由試驗力除以壓痕投影面積得到的硬度。 （ 6）維氏硬度 —— 以兩相對面夾角為 136。 即： bbNNSR ???【 P47 P55 】 （ 4）布氏硬度 —— 用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，采用單位 表 面積所承受的試驗力計算而得的硬度。 第二章 金屬在 其他靜載荷下的力學(xué)性能 一、解釋下列名詞： （ 1）