材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料

材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料（總12頁）-本頁僅作為預(yù)覽文檔封面，使用時請刪除本頁-#說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義1）0比例極限P2）0彈性極限eO抗拉強(qiáng)度bT扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度S5）0抗彎強(qiáng)度bbHBW壓頭為硬質(zhì)合金球時的布氏硬度HK顯微努氏硬度HRC壓頭為頂角120金剛石圓錐體、總試驗力為1500N的洛氏硬度A沖擊韌性KVK平面應(yīng)變斷裂韌性11）0應(yīng)力比為R下的疲勞極限RK疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻值K 應(yīng)力腐蝕破裂的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子ISCCOt給定溫度T下，規(guī)定試驗時間t內(nèi)產(chǎn)生一定的蠕變伸長率3的蠕變極限8/1OT給定溫度T下，規(guī)定試驗時間t內(nèi)發(fā)生斷裂的持久極限二、單向選擇題缺口試樣的沖擊實(shí)驗中，缺口越尖銳，試樣的沖擊韌性（b）。a）越大；b）越??；c）不變；d）無規(guī)律申格效應(yīng)是指經(jīng)過預(yù)先加載變形，然后再反向加載變形時材料的彈性極限（b）的現(xiàn)象。a）升高；b）降低；c）不變；d）無規(guī)律可循使材料獲得較高的韌性，對材料的強(qiáng)度和塑性需要（c）的組合。a）高強(qiáng)度、低塑性；b）高塑性、低強(qiáng)度；c）中等強(qiáng)度、中等塑性；d）低強(qiáng)度、低塑性述斷口哪一種是延性斷口（d）。a）穿晶斷口；b）沿晶斷口；c）河流花樣；d）韌窩斷口5）HRC是（d）的一種表示方法。a）維氏硬度；b）努氏硬度；c）肖氏硬度；d）洛氏硬度1型（張開型）裂紋的外加應(yīng)力與裂紋面（b）；而11型（滑開型）裂紋的外加應(yīng)力與裂紋面（）。a）平行、垂直；b）垂直、平行；c）成450角、垂直；d）平行、成450角K表示材料的（c）。a）斷裂韌性；b）沖擊韌性；c）應(yīng)力腐蝕破裂門檻值；d）應(yīng)力場強(qiáng)度因子8）蠕變是指材料在（B）的長期作用下發(fā)生的塑性變形現(xiàn)象。a）恒應(yīng)變；b）恒應(yīng)力；c）恒加載速率；d）恒定頻率9）OT表示給定溫度T下，恰好使材料經(jīng)過規(guī)定的時間t發(fā)生斷裂的（b）。a）蠕變極限；b）持久強(qiáng)度；c）高溫強(qiáng)度；d）抗拉強(qiáng)度10）AK表示材料的（b）。tha）斷裂韌性；b）疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值；c）應(yīng)力腐蝕破裂門檻值；d）應(yīng)力場強(qiáng)度因子11）在單向拉伸、扭轉(zhuǎn)與單向壓縮實(shí)驗中，應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)的變化規(guī)律是（C）。a）單向拉伸〉扭轉(zhuǎn)〉單向壓縮；b）單向拉伸〉單向壓縮〉扭轉(zhuǎn)；c）單向壓縮〉扭轉(zhuǎn)〉單向拉伸；d）扭轉(zhuǎn)〉單向拉伸〉單向壓縮12）平面應(yīng)變條件下裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸（b）平面應(yīng)力下的塑性區(qū)。a）大于；b）小于；c）等于；d）不一定13）材料的斷裂韌性隨板材厚度或構(gòu)件截面尺寸的增加而（a）。a）減??；b）增大；c）不變；d）無規(guī)律14）與干摩擦相比，加入潤滑劑后摩擦副間的摩擦系數(shù)將會（b）。a）增大；b）減小；c）不變；d）不一定拉伸試樣的直徑一定，標(biāo)距越長則測出的延伸率會（B）。a）越大；b）越??；c）不變；d）無規(guī)律可循16）拉伸試樣的直徑一定，標(biāo)距越長則測出的斷面收縮率會（C）。a）越高；b）越低；c）不變；d）無規(guī)律可循17）拉伸試樣的直徑一定，標(biāo)距越長則測出的抗拉強(qiáng)度會（C）。a）越高；b）越低；c）不變；d）無規(guī)律可循材料和直徑均相同的低碳鋼長短試樣各一個，用他們測得的伸長率，斷面收縮率，和抗拉強(qiáng)度是否基本相同試樣所以要規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)要求的長度，是為了檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化。如果試樣長度不同，雖然材料完全相同，但結(jié)果可能會有所不同。如果試樣長度相差不多，一般沒有實(shí)質(zhì)性的差別。如果試樣長度太短，將會出現(xiàn)一些使檢測結(jié)果不能標(biāo)準(zhǔn)化的情況。試樣檢測都是要夾持的，如果太短，這夾持引起的應(yīng)力會影響到試樣的受拉區(qū)域，則這種試樣肯定是長度太短而影響到了檢測結(jié)果。如果試樣長度長一些，因為這試樣，不管如何說是均質(zhì)的，其實(shí)肯定是不均質(zhì)的，只是變化范圍大小不同而已。所以試樣長度的加長，試樣將會在其薄弱處出現(xiàn)破壞的原理，結(jié)果長的試樣檢測結(jié)果要比短試樣的小一些。小多少要看材料的不均勻程度與試樣長度的差別。標(biāo)準(zhǔn)檢測，應(yīng)該要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求來進(jìn)行，才能使結(jié)果比較標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果才能有權(quán)威性而讓人信服。其實(shí)，這種情況你可以做一下一些比對試驗的，從而真實(shí)牢固地掌握一些基本的概念。加載速度會對材料力學(xué)性能產(chǎn)生什么影響加載速度的快慢就是生產(chǎn)加工中材料變形速度的快慢。通常情況下，塑性變形速度越快，變形后的材料儲能越高，應(yīng)變硬化率越高。這樣造成材料本體硬度提高，力學(xué)中的抗拉強(qiáng)度會相對高一些，耐磨性能也好一些。加工硬化可以使屈服強(qiáng)度增加，但不能改變抗拉強(qiáng)度金屬的抗拉強(qiáng)度其實(shí)就是抵御外力、不讓內(nèi)部由于各種原因產(chǎn)生的裂紋發(fā)生擴(kuò)展的能力。這個涉及到了材料的斷裂韌性。凡是提高或降低材料斷裂韌性的措施或手段會會相應(yīng)提高或降低材料的抗拉強(qiáng)度。如（1）加入高強(qiáng)的分散均勻、界面結(jié)合良好的細(xì)長纖維第二相（金屬中加入高強(qiáng)陶瓷纖維）；（2）或采取措施誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)力誘導(dǎo)的體積發(fā)生膨脹的相變過程使得裂紋前端壓應(yīng)力成分增加（如氧化鋁中加入氧化鋯）；（3）加入極細(xì)的彌散分布硬顆粒，使得裂紋的擴(kuò)展不沿直線而沿曲線傳播（金屬中加入碳化鈦或氮化鈦）；（4）裂紋前端擴(kuò)展時盡可能地發(fā)生較大的塑性變形，不過這與所述的金屬的本性有關(guān)二、簡答題.簡述洛氏硬度試驗方法的原理、計算方法和優(yōu)缺點(diǎn)。答：洛氏硬度試驗方法的原理是以一定的壓力（600N、1000N、1500N）將頂角為1200的金剛石圓錐體壓頭或直徑為1/鋼球壓入試樣表面，以殘留于表面的壓痕深度e來表示材料的硬度。洛氏硬度的計算方法為：（1）對以金剛石圓錐體為壓頭、總試驗力為1500N的C標(biāo)尺，有HRC=100-e/；（2）對以鋼球為壓頭、總試驗力為600N和1000N的A和B標(biāo)尺，有HRA（B）=130-e/。洛氏硬度試驗的優(yōu)點(diǎn)是：（1）因有硬質(zhì)、軟質(zhì)兩種壓頭，故適于各種不同硬質(zhì)材料的檢驗，不存在壓頭變形問題。（2）因為硬度值可從硬度機(jī)的表盤上直接讀出，故測定洛氏硬度更為簡便迅速，工效高。（3）對試件表面造成的損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗。（4）因加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對試驗結(jié)果的影響。洛氏硬度的缺點(diǎn)是：（1）洛氏硬度存在人為的定義，使得不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無法相互比較，不像布氏硬度可以從小到大統(tǒng)一起來。（2）由于壓痕小，所以洛氏硬度對材料組織的不均勻性很敏感，測試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差，因而不適用具有粗大組成相（如灰鑄鐵中的石墨片）或不均勻組織材料的硬度測定。2）什么是低溫脆性并闡述低溫脆性的物理本質(zhì)。答：材料因溫度的降低由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔眩瑳_擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫恚瑪嗫谔卣饔衫w維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀的現(xiàn)象，稱為低溫脆性或冷脆。低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度的下降而急劇增加、但材料的斷裂強(qiáng)度of卻隨溫度變化較小的結(jié)果。3）切口沖擊韌性實(shí)驗?zāi)茉u定那些材料的低溫脆性哪些材料不能用此方法檢驗和評定局限性答：切口沖擊韌性實(shí)驗?zāi)芫C合評定缺口、低溫和高應(yīng)變速率對對材料脆化的影響。塑性很好的材料及表面光滑無裂紋的材料不能用此方法檢驗和評定。局限性表現(xiàn)在材料的沖擊韌性是定性的，無法用理論公式確定，而且，對缺口、材料缺陷敏感，不能定量研究。4）從宏觀和微觀分析為什么有些材料有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，有些沒有答：宏觀上，體心立方中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，高強(qiáng)度度結(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。面心立方金屬及其合金一般沒有韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。微觀上，體心立方金屬中位錯運(yùn)動的阻力對溫度變化非常敏感，位錯運(yùn)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)。而面心立方金屬因滑移系較多，對溫度不敏感，故一般不顯示低溫脆性。5）材料的厚度或截面尺寸對材料的斷裂韌性有什么影響在平面應(yīng)變斷裂韌性KIC的測試過程中，為了保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)，對試樣的尺寸有什么要求答：材料的斷裂韌性隨材料厚度或截面尺寸的增加而減小，因此為保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)，對試樣在Z向的厚度3、在y向的寬度W與裂紋長度。之差（即W-o,稱為韌帶寬度）和裂紋長度。設(shè)計成如下尺寸：依例廖盛 盤較私盛 物稽寬次W5閘 42.5閘 卜42.5隱:6）高周疲勞與低周疲勞的區(qū)別是什么并從材料的強(qiáng)度和塑性出發(fā)，分析應(yīng)如何提高材料的抗疲勞性能答：高周疲勞是指小型試樣在變動載荷（應(yīng)力）試驗時，疲勞斷裂壽命高于周次的疲勞過程。高周疲勞試驗是在低載荷、高壽命和控制應(yīng)力下進(jìn)行的疲勞。而低周疲勞是在高應(yīng)力、短壽命、控制應(yīng)變下進(jìn)行的疲勞過程。對高周疲勞，由于承受的載荷較小、常處于彈性變形范圍內(nèi)，因而材料的疲勞抗力主要取決于材料強(qiáng)度。于是提高的材料就可改善材料的高周疲勞抗力。而對低周疲勞，承受的載荷常大于材料的屈服強(qiáng)度、處于塑性變形內(nèi)，因而材料的疲勞抗力主要取決于材料的塑性。于是增加材料的塑性，可提高材料的低周疲勞抗力。7）敘述區(qū)分高強(qiáng)鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂與氫致滯后斷裂的方法。答：應(yīng)力腐蝕與氫致滯后斷裂，雖然都是由于應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)共同作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象，但可通過以下的方法進(jìn)行區(qū)分：（1）利用外加電流對靜載下產(chǎn)生裂紋的時間或裂紋擴(kuò)展速率的影響來判斷。當(dāng)外加小的陽極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時間的是應(yīng)力腐蝕；當(dāng)外加小的陰極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時間的是氫致延滯斷裂。（2）應(yīng)力腐蝕的斷裂源在試樣的表面；而氫致開裂的斷裂源在表面以下的某一深度處。（3）應(yīng)力腐蝕斷口的顏色灰暗，常有腐蝕產(chǎn)物存在；而氫致斷裂斷口一般較光亮、沒有腐蝕產(chǎn)物或腐蝕產(chǎn)物的量很少。（4）應(yīng)力腐蝕的主裂紋有較多的二次裂紋存在；而氫致斷裂的主裂紋沒有分枝。8）與常溫下力學(xué)性能相比，金屬材料在高溫下的力學(xué)行為有哪些特點(diǎn)答：與常溫下力學(xué)性能相比，金屬材料在高溫下的力學(xué)行為有如下特點(diǎn)：（1）材料在高溫下將發(fā)生蠕變現(xiàn)象。即在應(yīng)力恒定的情況下，材料在應(yīng)力的持續(xù)作用下不斷地發(fā)生變形。（2）材料在高溫下的強(qiáng)度與載荷作用的時間有關(guān)了。載荷作用的時間越長，引起一定變形速率或變形量的形變抗力及斷裂抗力越低。（3）材料在高溫下工作時，不僅強(qiáng)度降低，而且塑性也降低。應(yīng)變速率越低，載荷作用時間越長，塑性降低得越顯著。因而在高溫下材料的斷裂，常為沿晶斷裂。（4）在恒定應(yīng)變條件下，在高溫下工作的材料還會應(yīng)力松弛現(xiàn)象，即材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時間而降低的現(xiàn)象。9）金屬材料在高溫下的變形機(jī)制與斷裂機(jī)制，和常溫比較有何不同答：變形機(jī)制：高溫下晶內(nèi)變形以位錯滑移和攀移方式交替進(jìn)行，晶界變形以滑動和遷移方式交替進(jìn)行。常溫下，變形機(jī)制以晶內(nèi)位錯滑移為主，若滑移受到阻礙，滑移便不能進(jìn)行，必須在更大切應(yīng)力作用下才能使位錯重新開動和增值。斷裂機(jī)制：高溫下，主要是沿晶斷裂，由于晶界滑動，在晶界的臺階（如經(jīng)第二相質(zhì)點(diǎn)或滑移帶的交截）處受阻而形成空洞，特別易產(chǎn)生在垂直于拉應(yīng)力方向的晶界上，空洞連接而發(fā)生斷裂。10）控制摩擦磨損的方法有哪些（1）潤滑劑的使用：在相對運(yùn)動的摩擦接觸面之間加入潤滑劑，使兩接觸面之間形成潤滑膜，變干摩擦為潤滑劑內(nèi)部分子之間內(nèi)摩擦，從而達(dá)到減少接觸面間的摩擦、降低材料磨損的目的。（2）摩擦材料的選擇：根據(jù)摩擦的具體工況（載荷、速度、溫度、介質(zhì)），選擇合理的摩擦副材料（減摩、摩阻、耐磨），也可達(dá)到降低材料磨損的目的。（3）材料的表面改性或強(qiáng)化：利用各種無力的、化學(xué)的或機(jī)械的工藝手段如機(jī)械加工強(qiáng)化處理、表面處理（滾壓、噴九和表面化學(xué)熱處理）都可因為表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，能有效地減少材料磨損。11）氫脆可以分為哪些類型何謂‘第一類氫脆’、‘第二類氫脆’、‘可逆氫脆’、‘不可逆氫脆’，他們有什么特點(diǎn)答：氫脆根據(jù)氫的來源可分成兩大類：第一類為內(nèi)部氫脆，它是由于金屬材料在冶煉、鍛造、焊接或電鍍、酸洗過程中吸收了過量的氫氣而造成的；第二類氫脆稱為環(huán)境氫脆，它是在應(yīng)力和氫氣氛或其它含氫介質(zhì)的聯(lián)合作用下引起的一種脆性斷裂，如貯氫的壓力容器中出現(xiàn)的高壓氫脆。氫脆按其與外力作用的關(guān)系可分成兩大類：第一類氫脆和第二類氫脆。第一類氫脆是在負(fù)荷之前材料內(nèi)部已存在某種氫脆斷裂源。在應(yīng)力作用下裂紋迅速形成與擴(kuò)展，因而隨著加載速度的增加，氫脆的敏感性增大，包括白點(diǎn)、氫蝕、氫化物致脆等。第二類氫脆是在負(fù)荷之前，材料內(nèi)部并不存在某種氫脆斷裂源。加載后由于氫與應(yīng)力的交互作用才形成裂紋源，裂紋逐漸擴(kuò)展而導(dǎo)致脆斷，因而氫脆的敏感性是隨著加載速度的降低而增大，包括可逆氫脆和不可逆氫脆?？赡鏆浯嗍侵覆牧辖?jīng)低速形變變脆后，如果卸載并停留一段時間在進(jìn)行正常速度變形，原先已脆化材料的塑性可以得到恢復(fù)。通常高強(qiáng)度鋼的環(huán)境氫脆及低含氫量狀況下的內(nèi)部氫脆均屬此類。不可逆氫脆是指已脆化的材料，卸載后再進(jìn)行正常速度變形時，其塑性不能恢復(fù)。氫化物致脆屬此類。12）腐蝕疲勞和應(yīng)力疲勞相比有何不同答：腐蝕疲勞和應(yīng)力疲勞相比，主要有以下不同點(diǎn)：（1）應(yīng)力腐蝕是在特定的材料與介質(zhì)組合下才發(fā)生的，而腐蝕疲勞卻沒有這個限制，它在任何介質(zhì)中均會出現(xiàn)。（2）對應(yīng)力腐蝕來說，有一臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子KISCC,這是材料固有的性能，當(dāng)外加應(yīng)力強(qiáng)度因子KKKISCC,材料不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展。但對腐蝕疲勞，即使KKKISCC,疲勞裂紋仍舊會擴(kuò)展。（3）應(yīng)力腐蝕破壞時，只有一兩個主裂紋，主裂紋上有分支小裂紋，而腐蝕疲勞裂紋源有多處，裂紋沒有分支。（4）在一定的介質(zhì)中，應(yīng)力腐蝕裂紋尖端的溶液酸度是較高的，總是高于整體環(huán)境的平均值。13）試述高溫蠕變預(yù)應(yīng)力松弛的異同點(diǎn)。答：蠕變是指在一定的溫度和較小的恒定外力作用下，材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。應(yīng)力隨時間增加不斷下降的現(xiàn)象叫做應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛可看作是應(yīng)力不斷降低時的〃多級〃蠕變。14）什么是低循環(huán)疲勞、高循環(huán)疲勞什么是應(yīng)力疲勞、應(yīng)變疲勞答：在很高的應(yīng)力下，在很少的循環(huán)次數(shù)后，試件即發(fā)生斷裂，并有較明顯的塑性變形。一般認(rèn)為，低循環(huán)疲勞發(fā)生在循環(huán)應(yīng)力超出彈性極限，疲勞壽命在到104或105次之間。因此，低循環(huán)疲勞又可稱為應(yīng)變疲勞。在高循環(huán)疲勞區(qū)，循環(huán)應(yīng)力低于彈性極限，疲勞壽命長，Nf>105次循環(huán)，且隨循環(huán)應(yīng)力降低而大大地延長。試件在最終斷裂前，整體上無可測的塑性變形，因而在宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂。在此區(qū)內(nèi)，試件的疲勞壽命長，故可將高循環(huán)疲勞稱為應(yīng)力疲勞。15）簡述布氏硬度試驗方法的原理、計算方法和優(yōu)缺點(diǎn)。答：a）測試原理：用一定的壓力P將直徑為。的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除壓力，于是在試件表面留下壓痕（壓痕的直徑和深度分別為d和力）。布氏硬度用單位壓痕表面積A上所承受的平均壓力表示。b）計算方 法：月jrDh血q- 屋）

C）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）分散性小，重復(fù)性好，能反映材料的綜合平均性能。2）可估算材料的抗拉強(qiáng)度。缺點(diǎn)：1）不能測試薄件或表面硬化層的硬度。2）試驗過程中，常需要更換壓頭和實(shí)驗載荷，耗費(fèi)人力和時間。16）解釋平面應(yīng)力和平面應(yīng)變狀態(tài)，并用應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)表述這兩種狀態(tài)。答：對薄板，由于板材較薄，在厚度方向上可以自由變形，即z=0o這種只在兩個方向上存在應(yīng)力的狀態(tài)稱為平面應(yīng)力。（2分）對厚板，由于厚度方向變形的約束作用，使得z方向不產(chǎn)生應(yīng)變，即z=0,這種狀態(tài)稱為平面應(yīng)變。推導(dǎo)題1） 在原子平衡間距為的理想晶體中，兩原子間的作用力與原子相對位置變化X的關(guān)系為。=。^同2兀x/）。如晶體斷裂的表面能為，彈性模量為E,試推導(dǎo)晶體發(fā)生斷裂的理論斷裂強(qiáng)度。答：材料的理論結(jié)合強(qiáng)度，應(yīng)從原子間的結(jié)合力入手，只有克服了原子間的結(jié)合力，材料才能斷裂。兩個原子面的作用力如下圖所示。克服了原子之間作用力的最大值，即可產(chǎn)生斷裂。這一最大值即為理論斷裂強(qiáng)度。。曲線上的最高點(diǎn)代表晶體的最大結(jié)合力，即理論斷裂強(qiáng)度。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示TOC\o"1-5"\h\z。二。sin（2nx/） （1）式中x為底子間位移，為正弦曲線的波長。如位移很小，則sin（2兀x/）=（2nx/）,于是o=om（2兀x/） （2）根據(jù)虎克定律，在彈性狀態(tài)下，。=E￡=Ex/aO （3）式中E為彈性模量；￡為彈性應(yīng)變；a。為原子間的平衡距離。合并式（2）和（3）,消去x,得0m=人E/2naQ （4）2無以上(5)另一方面，晶體脆性斷裂時，形成兩個新的表面，需要表面形成功2丫，其值應(yīng)等于釋放出的彈性應(yīng)變能，可用上圖中曲線下所包圍的面積來計算得,彳設(shè)定sin（2 兀x/）=（2兀x/）。2無以上(5)(2

由式5和式4得到： 長◎0m=(Ey/aQ)1/22) 試用無限大板中心貫穿裂紋(裂紋長度為2。)延長線上應(yīng)力場強(qiáng)度分布公式Oy=K/(2r)1/2,計算平面應(yīng)力條件下裂紋前端塑性區(qū)的真實(shí)大小。其中材料的屈服強(qiáng)度為。。注意，計算時需考慮應(yīng)力松弛的影響。S解：按照線彈性斷裂力學(xué)，。尸K/(2r)1/2,其應(yīng)力分布如下圖中的曲線DC；當(dāng)彈性應(yīng)力超過材料有的效屈服強(qiáng)度晨時，便產(chǎn)生塑性變形。原始塑性區(qū)的大小to可按下式計算：由。s=K/(2r0)1/2,可得：r0=l/(2)(K/os)2在塑性區(qū),范圍內(nèi)如不考慮形變強(qiáng)化，其應(yīng)力可視為恒定的，就等于。s。0但是，在高出。s的那部分彈性應(yīng)力，(以陰影線A區(qū)表示)勢必要發(fā)生應(yīng)力松馳。應(yīng)力松馳的結(jié)果，使原屈服區(qū)外的周圍彈性區(qū)的應(yīng)力升高，相當(dāng)于3c線向外推移到EF位置，如圖所示。應(yīng)力松馳的結(jié)果使塑性區(qū)從r擴(kuò)大到R。對「平面應(yīng)力狀態(tài)，把飛=」—［區(qū)代人上式存:從能量角度看，陰影線面積。%二矩形面積3G”E,用積分表示為:對「平面應(yīng)力狀態(tài)，把飛=」—［區(qū)代人上式存:計算題1、已知由某種鋼材制作的大型厚板結(jié)構(gòu)（屬平面應(yīng)變），承受的工作應(yīng)力為。=560MPa,板中心有一穿透裂紋（K=0%沅萬），裂紋的長度為2a=6mm,鋼料的性能指標(biāo)如下表所I示。試求：a）該構(gòu)件在哪個溫度點(diǎn)使用時是安全的b）該構(gòu)件在0℃和50℃時的塑性區(qū)大小R。溫度2%(MPa)-50100030-30900500SOO9050700150C）用作圖法求出該材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度TK。

解：已知o=560MPa裂紋長度為2a=6mm,于是a二；構(gòu)件為大型厚板結(jié)構(gòu)，屬平面應(yīng)變。a）在-50℃下，—==560/1000=<,于是有：oSK=（J^Tia=MPa*m1/2>MPa*m1/2i因此在-50℃下是不安全的。在-30℃下，—==560/900=>,于是有：OS\K= .=MPa*m1/2>50MPa*m1/2）24”s因此在-30℃下是不安全的。在0℃下，_2_=560/800=>，于是有：OSK=, °771a =MPa*m1/2<90MPa*m1/2）24J2s因此在0℃下是安全的。在50℃下，—=560/700=>,于是有：osK=, °'8 .=MPa*m1/2<100MPa*m1/2）24\Qs因此在50℃下是安全的。該構(gòu)件在0℃、50℃下是安全的。（5分）b）在0℃下，％=MPa*ml/2,os=800MPa,所以有:S在S在50℃下，K尸MPa*ml/2,os=700MPa,所以有:=*10-4m=（5分）

c)由Kc)由K二ICoaaa

c ，可求出斷裂應(yīng)力為K1 1aa+—=4%；’2將裂紋長度、不同溫度下的屈服強(qiáng)度和斷裂韌性代入上式得:-50℃,o=C-30℃,o=497MPaC0℃,o=886MPaC50℃,o=1455MPaC利用不同的屈服強(qiáng)度o和斷裂強(qiáng)度o 與溫度作圖，如下圖：TOC\o"1-5"\h\zS C由圖可見o?T和o?T兩條曲線相交于-7℃,于是該材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變C S溫度為-7℃。 （3分）某厚2白力為一穿400200&-50-40-30-20-10D1020304050丁時某厚2白力為一穿400200&-50-40-30-20-10D1020304050丁時nperaturm["C；單位擬設(shè)計一種大型板構(gòu)件（屬平面應(yīng)變），構(gòu)件的工作應(yīng)。二800MPa，板中心有DOJOODO5OO1￡?一陽皇暫在茄透裂紋紋長度為2a=4mm。現(xiàn)有以下的五種鋼材可供選擇，（K=o^aa），裂各鋼材的斷裂韌性K1c和屈鋼材12345o(MPa)11001200130014001500K(MPa*m1/2)服強(qiáng)度。S如下表:a）若按屈服強(qiáng)度計算的安全系數(shù)為〃=,試找出既能保證材料強(qiáng)度儲備又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材。b）若時，上述哪種材料能滿足該構(gòu)件的設(shè)計要求如果￡20.6則采用如下公式:S2（平面應(yīng)力）；2