内容发布更新时间 : 2024/11/17 0:02:39星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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冲击吸收功：冲击弯曲试验中，试样变形和断裂所吸收的功。 低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变
为脆性状态。
韧脆转变温度：材料在某一温度t下由韧变脆，冲击功明显下
降。该温度即韧脆转变温度。
迟屈服：用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心
立方结构材料时，瞬间并不屈服，需在该应力下保持一段时间后才屈服的现象。
2、简答
1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法检验和评定？[提示：低中强度的体心立方金属、Zn等对温度敏感的材料，高强度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能]
解：缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性。面心
立方金属及合金如氏体钢和铝合金不能用此方法检验和评定。 解：○1晶体结构，体心立方存在低温脆性，面心立方及其合金一
般不存在低温脆性。○2化学成分，间隙溶质原子含量增加，韧脆转变温度提高。○3显微组织，细化晶粒课是材料韧性增加。金相组织也有影响，低强度水平时，组织不同的刚，索氏体最佳。○4温度，在某一范围内碳钢和某些合金可能出现蓝脆。○5加载速率，提高加载速率韧脆转变温度提高。6试样形状和尺寸，缺口曲率半径越小，韧脆转变温度越○高。
2) 影响材料低温脆性的因素有哪些？
3、计算：
某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表，
温度冲击功(J) 温度(℃) 冲击功(℃) (J) 60 75 10 40
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40 75 0 35 70 -20 25 60 -50 试计算： a. 绘制冲击功－温度关系曲线；
冲击吸收功—温度曲线80706050Ak20 5 1 403020100-6-5-4-3-2-1010203040506070000000t/℃
K
b. 试确定韧脆转变温度；
解：有A—t图知，NDT??20℃ FTP=40℃
c. 要为汽车减震器选择一种钢，它在－10℃时所需的最小冲击功为10J，问此种钢适合此项应用么？
解：
c:此种钢不适合。
1、名词解释：
应力场强度因子 断裂韧度 低应力脆断
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第四章 断裂韧性
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解：
应力场强度因子：反映裂纹尖端应力场强度的参量。
断裂韧度：当应力场强度因子增大到一临界值，带裂纹的材料发
生断裂，该临界值称为断裂韧性。
低应力脆断：在材料存在宏观裂纹时，在应力水平不高，甚至低
于屈服极限时材料发生脆性断裂的现象。
2、简答
a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度差异？奥罗万修正计算适用范围？
解：理论强度?m?E?s/a0 格里菲斯断裂强度?g?2E?s/?a
??g/?m?2E?s/?a/E?s/a0?a0/a
奥罗万修正计算适用平面应力状态和平面应变状态。
b. Kl和KlC的异同？
解：KI是力学度量，它不仅随外加应力和裂纹长度的变化而变化，也
和裂纹的形状类型，以及加载方式有关，但它和材料本身的固有性能无关。而断裂韧性KIC则是反映材料阻止裂纹扩展的能力，因此是材料本身的特性。
c. 断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？
解：○1外因，材料的厚度不同，厚度增大断裂韧性增大，当厚度
增大到一定程度后断裂韧性稳定。温度下降断裂韧性下降，应变速率上升，断裂韧性下降。○2内因。金属材料，能细化晶粒的元素提高断裂韧性；形成金属化合物和析出第二相降低断裂韧性。晶粒尺寸和相结构，面心立方断裂韧性高，奥氏体大于铁素体和马氏体钢。细化晶粒，断裂韧性提高。夹杂和第二相，脆性夹杂和第二相降低断裂韧性，韧性第二相提高断裂韧性。
提高材料的断裂韧性可以通过○1亚温淬火○2超高温淬火○3形变热处理等方法实现。
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3、计算：
a. 有一材料，模量E＝200GPa, 单位面积的表面能γS＝8 J/m2, 试计算在70MPa的拉应力作用下，该裂纹的临界裂纹长度？若该材料裂纹尖端的变形塑性功γ
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＝400 J/m，该裂纹的临界裂纹长度又为多少？[利用P
格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算]
解：由格里菲斯公式得
2^92^12 ac?2a?2E?s/??2?200?10?8?(70?10)?0.653mm
由奥罗万修正公式得
b. 已知α-Fe的(100)晶面是解理面，其表面能是2 J/m2，杨氏模量E＝200 GPa，晶格常数a0＝0.25nm，试计算其理论断裂强度？ c. 马氏体时效钢的屈服强度是2100MPa，断裂韧度66MPa·m1/2，用这种材料制造飞机起落架，最大设计应力为屈服强度的70％，若可检测到的裂纹长度为2.5mm，试计算其应力强度因子，判断材料的使用安全性。[提示：假设存在的是小的边缘裂纹，采用有限宽板单边直裂纹模型，2b>>a; 若存在的是穿透裂纹，则应用无限大板穿透裂纹模型计算] 解：?m?E?s/a0?200?10^9?2/(0.125?10^?9?56.57GPa
ac?2a?2E(?s??P)/??2?2?2?200?10^9?(8?400)?(702?10^12??)?0.0212m
^6^?3?145.9MPa?m1/2 解：○1KI?1.12??a?1.12?0.7?2100?10???2.5?10 KI?KIC ?不安全 ^6^?3?130.3MPa?m1/2 2KI???a?0.7?2100?10???2.5?10○
KI?KI C ?不安全
1、名词解释：
循环应力 贝纹线 疲劳条带 疲劳强度 过载持久值 热疲劳
解：
循环应力：周期性变化的应力。
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第五章 疲劳性能
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贝文线：疲劳裂纹扩展区留下的海滩状条纹。
疲劳条带：略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样，与裂纹扩展方向
垂直，疲劳断裂时留下的微观痕迹。
疲劳强度：指定疲劳寿命下，材料能够承受的上限循环应力。 过载持久值：材料在高于疲劳强度的一定应力下工作，发生疲劳
断裂的应力循环周次。
热疲劳：机件在由温度循环变化产生的循环热应力及热应变作用
下，发生的疲劳。
2、简答
a. 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点？
解：金属材料的裂纹扩展分两个阶段○1沿切应力最大方向向内扩
展○2沿垂直拉应力方向向前扩展。疲劳断口一般由疲劳源、疲劳区、瞬断区组成。有贝文线（宏观）和疲劳条带（微观）。 陶瓷材料裂纹尖端不存在循环应力的疲劳效应，裂纹同样经历
萌生、扩展和瞬断过程。对材料的表面缺陷十分敏感，强烈依赖于KI、环境、成分、组织结构，不易观察到疲劳贝文线和条带，没有明显的疲劳区和瞬断区。 高分子材料在高循环应力作用下出现银纹，银纹转变为裂纹并扩展，导致疲劳破坏。低应力条件下，疲劳应变软化。分子链间剪切滑移产生微孔洞，随后产生宏观裂纹。循环应力作用下温度升高，产生热疲劳失效。
复合材料有多种损伤形式，如界面脱落、分层、纤维断裂等，
不会发生瞬时的疲劳破坏，较大应变会使纤维基体变形不协调引起开裂，形成疲劳源。疲劳性能和纤维取向有关。
b. 疲劳断口宏观断口和微观断口分别有什么特征？
解：宏观断口有三个特征区：疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。
1疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地，多在机件表面常和缺○
口、裂纹等缺陷及内部冶金缺陷有关，比较光亮，表面硬度有所提高，可以是一个也可以是多个。○2疲劳裂纹扩展区断口较光滑并分布有贝文线，有时还有裂纹扩展台阶，断口光
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