力學(xué)性能復(fù)習(xí)

力學(xué)性能復(fù)習(xí)重點(diǎn)補(bǔ)充（14級(jí)）*硬度是指金屬在表面上不大體積內(nèi)抵抗變形或者破裂的能力。*應(yīng)力腐蝕顯微裂紋常有分叉現(xiàn)象，呈枯樹枝狀。*氫致裂紋的擴(kuò)展方式是步進(jìn)式，而應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展方式是漸進(jìn)式的。*材料抵抗應(yīng)力松弛的能力稱為松弛穩(wěn)定性。*金屬蠕變變形機(jī)制有兩種，一是位錯(cuò)蠕變機(jī)制，一是擴(kuò)散蠕變機(jī)制。*單晶體金屬的彈性模量在不同金屬學(xué)方向上是不一樣的，表現(xiàn)為彈性各向異性。*斷裂韌度表征金屬材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。*應(yīng)力腐蝕斷口表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物及腐蝕坑。*屈服強(qiáng)度隨應(yīng)變速率提高而提高的現(xiàn)象稱為應(yīng)變速率硬化。*常見的金屬硬度試驗(yàn)包括：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度，他們都屬于壓入法硬度試驗(yàn)。*根據(jù)外加應(yīng)力與裂紋擴(kuò)展面的取向關(guān)系，裂紋擴(kuò)展有三種基本形式：張開型、滑開型和撕開型。*沖擊載荷與靜載荷的主要區(qū)別在于加載速率不同。*疲勞斷口中疲勞區(qū)的最大宏觀特征為：貝紋線，疲勞斷口典型的微觀特征是：疲勞條帶。*描述材料的蠕變性能常采用蠕變極限、持久強(qiáng)度、松弛穩(wěn)定性等力學(xué)性能指標(biāo)。*名詞：*低溫脆性*疲勞*蠕變*應(yīng)變硬化*磨粒磨損*冷脆*磨損*塑性鈍化*應(yīng)力腐蝕*氫脆*圖形分析1.下圖為某材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，請(qǐng)分析該圖，在圖中標(biāo)記出g點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彈性變

形、塑性變形的應(yīng)變量各是多少，并標(biāo)記出材料的屈服強(qiáng)度。限2.請(qǐng)根據(jù)下圖所示的晶界和晶粒的強(qiáng)度隨溫度變化的示意圖，指出其兩者強(qiáng)度相等的溫度是什么，并分別分析溫度高于和低于te時(shí)材料斷裂的主要類型是什么。兩者相交的溫度為等強(qiáng)溫度當(dāng)溫度低于te時(shí)，材料晶粒內(nèi)部的強(qiáng)度低于晶界的強(qiáng)度，材料表現(xiàn)為穿晶斷裂;1.分析如圖所示的包申格效應(yīng)曲線，請(qǐng)標(biāo)出圖中A、B分別表示的加載方式，并在圖中標(biāo)出應(yīng)力?！織l件下的包申格應(yīng)變。已知卸載前的加載方式為拉伸。

2.請(qǐng)根據(jù)。和。隨溫度變化的示意圖，指出兩者相交對(duì)應(yīng)的溫度是什么，并分別分析溫度高于和小于Tk時(shí)，隨著外力的增大，材料表現(xiàn)出的不同特性。兩者相交的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)溫度大于Tk時(shí)，材料的斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料先屈服后斷裂，表現(xiàn)為韌性斷裂；當(dāng)溫度小于Tk時(shí)，材料的斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，外加應(yīng)力先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，材料表現(xiàn)為脆性斷裂。*計(jì)算舉例1：可能用到的公式：,2Ey1b=(S)2 b=(s)20對(duì)于無限大板中心穿透裂紋，裂紋形狀系數(shù)：丫=打單邊橫向穿透裂紋的裂紋形狀系數(shù)：丫=1.12E；有效裂紋塑性區(qū)修正值:ry總0.056有效裂紋塑性區(qū)修正值:ry總0.056(平面應(yīng)變)(平面應(yīng)力)有一大型厚板構(gòu)件，承受工作應(yīng)力為400MPa板的中心有一長(zhǎng)為4mm的裂紋，裂紋面垂直于工作應(yīng)力，鋼材的a=500MPa，試確定：裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K［；裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸R0答：因?yàn)?=400=0.8>0.7，所以要進(jìn)行塑性修正bs500K=Ybya+y根據(jù)題意，材料處于平面應(yīng)變狀態(tài)所以，KI=b斥.[a所以，KI=b斥.[a+0.056_ b\：naK=,1ITi1-0.177k)400&.14159x0.002：1—0.177=33.67MPa?mi/2因?yàn)镽=2yoy=0.51mm1 (=0.51mm2顯x3.141591500/有一板件在循環(huán)應(yīng)力下工作，amax=200MPa，am，n=0MPa，材料的a02=600MPa、K、=104MPa?m1/2，Paris公式中c=6.9X10-12，n=3.0，使用中發(fā)現(xiàn)有1mm單邊橫向穿透裂紋，估算其疲勞剩余壽命。答：°ma齊02=200/600=0.3<0.7，不需考慮塑性區(qū)修正。此時(shí)：K=Yb插I裂紋形狀系數(shù)：Y=1A2&，代入上式得：K=1.12bv'mi

計(jì)算ac： K=1.12a寸皿，所以氣=68.6mm△b=b —0maxAK=YNa[a—Ya （amax代入估算疲勞壽命：d=?如所以：十」：聲湍詼代入得NcR128774^1.28X105周次*計(jì)算舉例2:可能用到的公式:r冏/ ,2Ey1b=（s）2 b—（）20對(duì)于無限大板穿透裂紋，裂紋形狀系數(shù)：Y-打表面半橢圓裂紋：Y-1L；/中；①21.101.461.621.80a/c0.200.500.600.701 （K￥ （K￥（平面應(yīng)變）有效裂紋塑性區(qū)修正值：r=-^土|Q0.056土（平面應(yīng)變）y4寸2兀"b|l^b）s s4-件|24-件|22冗"bJ總0.16（平面應(yīng)力）1.有一火箭殼體承受很高工作壓力，其周向工作拉應(yīng)力o=1400MPa。采用超高強(qiáng)度鋼制造，焊接后發(fā)現(xiàn)有縱向表面半橢圓裂紋（a=1mm，a/c=0.6）?，F(xiàn)有材料性能如下：％2=1700MPa,Klc=78MPa?m^2,采用此材料是否安全。答：成％2=1400/1700=0.82，應(yīng)考慮塑性區(qū)修正。此時(shí)：K=Yba+rI y表面半橢圓裂紋：Y=1二&/①，平面應(yīng)變有效裂紋塑性區(qū)修正值：

A0.056[Ki)A0.0563s代入上式得：K1.1皿代入上式得：K1 (①2一0.212(。/b)2T s查表：a/c=0.6，所以①2=1.62，所以①=1.28。代入公式可求得：氣=1532MPa1400MPa<1532MPa所以：。<氣，此材料安全。（也可對(duì)比Klc和氣）2.有一板件在脈動(dòng)載荷下工作，omax=200MPa，％n=0，材料的o02=800MPa、K=104MPa?m1/2，Paris公式中c=6.9X10-12，n=3.0，使用中發(fā)現(xiàn)有0.1mm單邊橫向穿透裂紋，估算其疲勞剩余壽命。（10分）答：計(jì)算△K：°max/°02=200/800=0.25<0.7，不需考慮塑性區(qū)修正。此時(shí)：K=Y。拓I所以：A