工程材料力學性能(束德林第三版)課后習題答案

PAGEPAGE10工程材料力學性能課后題答案第三版（束德林）第一章單向靜拉伸力學性能1、解釋下列名詞。彈性比功：滯彈性：循環(huán)韌性：包申格效應：解理刻面：塑性：（）脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、沖擊等)僅產生很小的變形即斷裂破壞的性質。韌性：指金屬材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。解理臺階：b沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展，多數(shù)是脆性斷裂。2、說明下列力學性能指標的意義。答：（1）E（G）分別為拉伸楊氏模量和切邊模量，統(tǒng)稱為彈性模量表示產生100％彈性變所需的應力。（2）r規(guī)定殘余伸長應力，試樣卸除拉伸力后，其標距部分的殘余伸長達到規(guī)定的原始標距百分比時的應力。0.2名義屈服強度（點），對沒有明顯屈服階段的塑性材料通常以產生0.2％的塑性形變對應的應力作為屈服強度或屈服極限。σr0.2規(guī)定殘余伸長率為0.2％時的應力。σs—材料的屈服強度，用應力表示材料的屈服點或下屈服點，表征材料對微量塑性變形的抗力。σb—抗拉強度，即金屬試樣拉斷過程中最大力所對應的應力，表征金屬材料所能承受的最大拉伸應力。ReH上屈服強度ReL下屈服強度屈服強度是表示材料對微量塑性變形的抗力。Rp0.20.2Rr0.20.2Rt0.5規(guī)定總延伸率為0.5％時的應力。（3）Rm抗拉強度，只代表金屬材料所能承受的最大拉伸應力，表征金屬材料對最大均勻塑性變形的抗力。（4）n應變硬化指數(shù)，反映金屬材料抵抗均勻塑性變形的能力，是表征金屬材料應變硬化行為的性能指標。（5）A（Lu-L0）L0表征金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。A11.3原始標距L0=10d0的試樣的斷后伸長率。A50mm50mmAgt最大力總延伸率，它是金屬材料拉伸時產生的最大均勻塑性變形量。Z斷面收縮率，它是指試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比的百分率。3、金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個對組織不敏感的力學性能指標？（4、今有45、40Cr、35CrMo鋼和灰鑄鐵幾種材料，你會選擇哪種材料用作機床床身？為什么？答：選擇灰鑄鐵，因為作為機床床身材料必須要求循環(huán)韌性高，以保證機器的穩(wěn)定運轉?；诣T鐵中含有不易傳送彈性5、試述多晶體金屬產生明顯屈服的條件，并解釋bcc金屬及其合金與fcc金屬及其合金屈服行為不同的原因。bccfcc6、試述退火低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的屈服現(xiàn)象在拉伸力-伸長曲線圖上的區(qū)別？為什么？7、決定金屬屈服強度的因素有哪些？答：細晶強化。（8A、Z答：AZ作為塑性指ZAZZZA9答：10、試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂最危險？11、剪切斷裂與解理斷裂都是穿晶斷裂，為什么斷裂性質完全不同？12、在什么情況下易出現(xiàn)沿晶斷裂？怎樣才能減小沿晶斷裂的傾向？13、何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成，即所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化。14、板材宏觀斷口的主要特征是什么？如何尋找斷裂源？答：15fcc答：16、通常純鐵的γ＝2J／㎡,E=2*105MPa,a=2.5×10－10mσms 01/2 210521/2解：題意可：m

4.0104Mpaa 2.51010 0 17、論述格雷菲斯裂紋理論分析問題的思路，推導格雷菲斯方程，并指出該理論的局限性。答：假設：1）外加應力作用一單位厚度的無限大薄板(消除邊界約束，σz=0,平面應力狀態(tài))2）與外界隔絕(封閉系統(tǒng))板的單位體積儲存的彈性能為：σ2/(2E)Ue由彈性理論，板的中心形成一個垂直于應力σ且長度為2a的裂紋，釋放的彈性能為：能，故其前端冠以負號)裂紋形成時產生新表面需作的表面功為：W＝4aγs

π2aE

(系統(tǒng)釋放彈性整個系統(tǒng)的能量變化關系為：

UEW

π2aE

4aγs系統(tǒng)總能量變化與裂紋半長有關。在平

π2aE

4aγs

a0衡 12Es2于是得到的紋失穩(wěn)展的臨應力為c 此即為格雷菲斯方程。局限性：該理論只適用于脆性固體，如玻璃、金剛石等，也就是說對那些裂紋尖端塑性變形可以忽略的情況。18、若一薄板物體內部存在一條長3㎜的裂紋，且a0＝3×10－8cm，試求脆性斷裂時的斷裂應力。（設σm＝0.1E＝2×105MPa）解：1Es2 2m a0

Esa0m12Es2

12a02c c m 23

12210113.141.5103 71.410619、有一材料E＝2×1011N／㎡，γs＝8N／m，試計算在7×107N／㎡的拉應力作用下，該材料中能擴展的裂紋之最小長度？解：

12Es2c 1221011827107

3.14ac

a0.2103mcc則材料能擴展裂紋最長度為2ac=0.4mm。 20、斷裂強度σc與抗拉強度Rm有何區(qū)別答：抗拉強度Rm指材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。斷裂強度σc是指在拉伸過程中，材料斷裂時所對應的應力值。21、鐵素體的斷裂強度與屈服強度均與晶粒尺寸d1/2成正比，怎樣解釋這一現(xiàn)象？答:強度提高。22、裂紋擴展擴展受哪些因素支配？答：;,23答：應力條件推導： a1/2

a1/2裂紋尖端大應力為max2 σ??外加應力，a??裂紋長度，ρ??裂紋尖端曲率半徑a1/2

1/2 Sc a 應力條件：σmax≥σm，即 0Eγ

1/2由應力條件確定的實際斷裂強度討論：

S 0 01

1/22Es2 EγS比較能量條件和應力條件c

c4aa 01)如果ρ＝a021/2

1/

1/2

s

0.8sc π 1Eγ

a1/2

Eγ

a1/2

(能量條件） s 0.5sc 2a

a

（應力條件）滿足能量條件即滿足應力條件2)如果ρ＝3a0時，能量條件＝應力條件，所以，ρ≤3a0ρ≥3a024、有哪些因素決定韌性斷口的宏觀形貌？iyys25（σd1/2+k=2Gγq,iyys溫度；（4）晶粒大??；（5）應力狀態(tài)；（6）加載速率。材料成分：通過kyky2）σikyσiky3）σi4）：qq第二章金屬在其他靜載荷下的力學性能1、解釋下列名詞：（1）應力狀態(tài)系數(shù)：τmaxσmax比值，記作maxmax

132123

。缺口效應缺口敏感度：缺口試樣的抗拉強度σbn的與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強度σb的比值，稱為缺口敏感度，記作。布氏硬度：（F）測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。洛氏硬度：HR=（K-H)/CHR維氏硬度：136°的金剛石四棱d，A努氏硬度肖氏硬度：里氏硬度：Rmc:σbb:τeHτeL:扭轉下屈服強度，屈服階段中不計初始瞬時效應的最小扭矩。τmTmWτm=Tm/WσbnNSR:HBWHRA：20～88HRB：φ1.588mm20～100HRC：20～70HV136°HK：（13）HS：肖氏硬度。（14）HL：里氏硬度。3．試綜合比較單向拉伸、壓縮、彎曲及扭轉實驗的特點和應用范圍。答：（1）單向拉伸試驗：特點：溫度、應力狀態(tài)和加載速率是確定的，且常用標準的光滑圓柱試樣進行試驗。（特點：應力狀態(tài)較軟，應力狀態(tài)軟性系數(shù)為2，45應用范圍：主要用于拉伸時呈脆性的金屬材料的力學性能測定，如果產生明顯屈服，還可以測定壓縮屈服點。應用范圍：主要用于測定脆性或低塑性材料的抗彎強度。2)3)的性能。4、試述脆性材料彎曲試驗特點及其應用答：：1）2)2)3)5、缺口試樣拉伸時的應力分布有何特點？答：（一）缺口試樣在彈性狀態(tài)下的應力分布缺口截面上的應力分布是不均勻的。軸向應力σy在缺口根部最大，隨著離開根部距離的增大，σy不斷下降，即在缺口根部產生應力集中。在缺口截面上σx的分布是先增后減，只是由于在缺口根部金屬能自由伸縮，所以根部的σxσy薄板：在缺口根部處于單向拉應力狀態(tài)，在板中心部位處于兩向拉伸平面應力狀態(tài)。厚板：在缺口根部處于兩向拉應力狀態(tài)，缺口內側處三項拉伸平面應變狀態(tài)。（二）缺口試祥在塑性狀態(tài)下的應力分布ry處σy、σz6、試綜合比較光滑試樣軸向拉伸、缺口試樣軸向拉伸和偏斜拉伸試驗的特點。答：光滑試樣軸向拉伸試驗：截面上無應力集中現(xiàn)象，應力分布均勻，僅在頸縮時發(fā)生應力狀態(tài)改變。缺口試樣軸向拉伸試驗：缺口截面上出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，應力分布不均，應力狀態(tài)發(fā)生變化，產生兩向或三向拉應力狀態(tài)，致使材料的應力狀態(tài)軟性系數(shù)降低，脆性增大。7、試說明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實驗原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗方法的優(yōu)缺點。2t(s)(HBW)就是試驗力F除以壓痕球形表面積A所得的商。其計算公式為：HBW0.102FA

0.204FD(DD(D D2d2)缺點：對不同材料需更換壓頭直徑和改變試驗力，壓痕直徑的測量也較麻煩，因而用于自動檢測時受到限制。當壓痕直徑較大時，不宜在成品上進行試驗。洛氏硬度HR=（k-h)/0.002k0.2mm，k0.26mm維氏硬度136d，AFD缺點：硬度值需要通過測量壓痕對角線長度后才能進行計算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度低得多。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）銅齒輪；（6）龍門刨床導軌；（7）；（8）高速鋼刀具；（9）退火態(tài)低碳鋼；（10）答：（1）滲層的硬分布 HK或-微淬火鋼 HRC灰鑄鐵 鑒別中的隱馬氏體殘余奧體 顯微HV或者儀表黃銅齒輪 龍門床導軌 HS（肖氏硬）或HL(里硬度滲氮層 高速刀具 HRC退火低碳鋼 硬合金 HRA第三章金屬在沖擊載荷下的力學性能1．解釋下列名詞:(1)沖擊吸收能量KJ(2)沖擊韌度::U形缺口沖擊吸收功AKU除以沖擊試樣缺口底部截面積所得之商.(3)沖擊韌性:材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。(4)低溫脆性（鐵(5)韌脆轉變溫度:材料屈服強度急劇升高的溫度，或斷后伸長率、斷面收縮率、沖擊吸收能量急劇減小偶的溫度。(6)韌性溫度儲備:材料使用溫度和韌脆轉變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。2．說明下列力學性能指標的意義：（1）K:沖擊吸收能量,材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。KV2：擺錘刀刃半徑為2mm的夏比V型缺口試樣測得的沖擊吸收能量。KV8：8mmVKU2：2mmUKU8：8mmU（2）FATT50：在用能量法定義Tt時，取結晶區(qū)面積占整個斷口面積50%時的溫度。（3）NDT:無塑性或零塑性轉變溫度，以低階能開始上升的溫度定義的韌脆轉變溫度。（4）FTE:以低階能和高階能平均值對應的溫度定義Tt。FTP:以高階能對應的溫度TtCAT：W18Cr4V，Cr12MoV，3Cr2W8V，40CrNiMo，30CrMnSi，20CrMnTi，鑄鐵。40CrNiMo，30CrMnSi，20CrMnTi（都是亞共析鋼W18Cr4V，Cr12MoV，3Cr2W8V（影響材料低溫脆性的因素有：tk拉伸和扭轉；（2）（3）答：材料的脆性越大，Tk越高；同一種材料的脆性則隨試驗條件而定；TkTkTkTkTk7（性變形，沒有塑性變形消耗能量，所以有利于裂紋擴展，往往表現(xiàn)為脆性破壞。8．簡述根據(jù)韌脆轉變溫度分析機件脆斷失效的優(yōu)缺點。缺點：脆性斷裂一般斷裂時間較短，突發(fā)性的斷裂，因此在使用時一旦超過屈服強度就會很快斷裂。第四章金屬的斷裂韌度1、解釋名詞低應力脆斷張開型（I）裂紋應力場和應變場KI：KI小范圍屈服：a（塑性區(qū)：有效屈服應力：有效裂紋長度：KKI≥KIC，KICKIGI：IGGI≥GIC（12）J積分：J積分的斷裂判據(jù)就是G判據(jù)的延伸，或者是更廣義地將線彈性條件下的G延伸到彈塑性斷裂時的J，J的表達式或定義類似于G。JJI≥JIC（）COD：2a，但卻沿σδCODCODδ≥δC韌帶：2.KIC和

:KIC為平面應變下的斷裂韌度，表示在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展KC K的能力。KC為平面應力斷裂韌度，表示平面應力條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。它們同屬于Ⅰ型裂紋的材料斷裂韌性指標，但

KC與試樣厚度有關。當試樣厚度增加，使裂紋尖KICG1C:當G的臨界值記作J1C：δC：34、為什么研究裂紋擴展的力學條件時不用應力判據(jù)而用其它判據(jù)？答：裂紋前端的應力是一個變化復雜的多向應力，如用它直接建立裂紋擴展的應力判據(jù)，顯得十分復雜和困難；而且當r→05、試述應力場強度因子的意義及典型裂紋KI的表達式。σaa典型裂紋KI的表達式：KYa6、試述K判據(jù)的意義及用途。KK7、試述裂紋尖端塑性區(qū)產生的原因及其影響因素。σy影響塑性區(qū)大小的因素有：裂紋在厚板中所處的位置；板中心處于平面應變狀態(tài)，塑性區(qū)較?。话灞砻嫣幱谄矫鎽?狀態(tài)，塑性區(qū)較大。但是無論平面應力或平面應變，塑性區(qū)寬度總是與（KIC/σs)成正比。8、試述塑性區(qū)對KI的影響及KI的修正方法和結果。KIKIKIa aKI

(平面應)KI (平面應變SS11Y2/2 1.05Y2/2SS9GriffithG1G答：10、簡述J積分的意義及其表達式。答：JdyuTdsГ x 11、簡單敘述COD的意義及其表達式。答：COD表示裂紋張開位移。表達式8salnsec()。E s12．試述K1C的測試原理及其對試樣的基本要求。FF-vFQOOA2%F5，F(xiàn)5是F-vF5FQ具顯微鏡測試樣品斷口的裂紋長度a，將FQ和a代入K

YaQ 3/21 w 2KQKQFmax/FQ≤1.10②B≥2.5(KQ/σy)試樣尺寸（至少為原試樣尺寸1.5倍）重做實驗。13、試述K1C與材料強度、塑性之間的關系。

則KIC=KQ。否則應加大答：總的來說，斷裂韌度隨強度的升高而降低。

K

∝

*X

1/2fycK1CKV2fyc答：相同點：都可以表示材料抵抗裂紋擴展的能力。不同點：KICKV2VKICKV2K1C答：內因：①化學成分的影響。KICKIC②基體相結構和晶粒大小的影響。面心立方固溶體其KIC較高。晶粒越細小，KIC越高。③夾雜及第二相的影響。夾雜體積百分數(shù)增加，KIC下降，偏聚于晶界也使KIC下降；第二相呈球形時KIC比片狀高。KICKICKICKIC外因：①溫度。一般大多數(shù)結構鋼的KIC都隨溫度降低而下降。②應變速率。增加應變速率相當于降低溫度的作用，也可使KIC下降。有一大型板件，材料的

=115MPa.m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應力900MPa下工作，試算KⅠ及塑性區(qū)的寬度R0，，并判斷該件是否安全？解：由題意可知：σ0.2

=11MPa.12，2a=0mm，

900MPa由/0.2900/12000.75，必須考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成是無限大板穿透裂紋，故裂紋的形狀系數(shù)Y= 。便得到修正值a

900

1/2K1 167.92MPa.m12/0.2)2 10.752K12 167.922R00.056

0.0562

1200

0.0022m2.2mm 由于KⅠ﹥K1C，所以該件不安全。IC17、有一材料用以制造大型平板，其K=50MPa.m1/2,r0.21000MPa:IC250MPa,？（）10cm1）a18150MPa25mma/cФ＝1,測試材料的σ0.2=720MPaKⅠca解：由于/0.2150/7200.210.7KIC

進行計算。Y

πΦK

Φ1.1150aπa=46.23MPa.maπa19、有一構件制造時，出現(xiàn)表面半橢圓裂紋，若a=1mm，在工作應力σ＝1000MPa下工作，應該選什么材料的σ0.2與KⅠcσ0.2與KⅠcσ0.211001200130014001500K1C.11095756055解：由題意和表格可得：a=1mm，σ＝1000MPa，那么有：對于第一種工藝：由于/0.21000/11000.91，必須考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成半橢圓裂紋，1.11.1

。便得到KⅠ修正值：1.1aK1 σc20.212(/0.2)2a21a21K/221c

K1c

1.28110

8800121110/1102σc1﹥σ,此工藝滿足要求。同理：其它幾種工藝可用同樣方法分別求出σc2,σc3,σc4,σc5對第二種工藝來說：由于/0.21000/12000.83，必須考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成半橢圓裂紋，設a/c＝0.6,查表可1.11.1

。便得到KⅠ修正值：1.1aK1 σc20.212(/0.2)23.8a0.212K3.8a0.212KIC/22

K1c

1.2895

880012195/1202σc2﹥σ,此工藝滿足要求。對于第三種工藝：由于/0.21000/13000.77，必須考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成半橢圓裂紋，設a/c＝0.6,查表可1.11.1

。便得到KⅠ修正值：1.1aK1 σc20.212(/0.2)2aa21K /221c

K1c

1.2875

880012175/1302σc3﹥σ,此工藝滿足要求。對于第四種工藝：由于/0.21000/14000.714，必須考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成半橢圓裂紋，設a/c＝0.6,查表可知1.11.1

。便得到KⅠ修正值：1.1aK1 σc20.212(/0.2)2aa21K /221c

K1c

1.2860

880012160/1402σc4﹥σ,此工藝滿足要求。對于第五種工藝：由于/0.21000/15000.67，不必考慮塑性區(qū)修正問題。由于裂紋可以看成半橢圓裂紋，設a/c＝0.6,查表可知1.11.1

。便得到斷裂應力σc的計算式為：

1.28

1135MPa1.1ac5 1.11.1aσc5﹥σ,此工藝滿足要求。1.名詞解釋;

第五章金屬的疲勞△σ=σmax-σmin△ε=△εe+△εp。應力幅σa:σa=(σmax-σmin)。應變幅：△εt／2：εe／2△εp／2平均應力：σm=(σmax+σmin)/2r:r=σmin/σmax疲勞源：疲勞貝紋線：疲勞條帶：駐留滑移帶：(σ>σ-1侵入溝：擠出脊：相應位置出現(xiàn)外凸的滑移臺階叫擠出脊th ΔK：力強因子范，ΔK 1/2，是在裂紋尖制裂紋擴的復合學參量th da/dN：疲勞壽命：過渡壽命：熱疲勞：過載損傷（19）短裂紋：穿透厚度小裂紋或表面小裂紋，一般小于1～2mm。2、說明：下列疲勞性能指標的意義：疲勞強度σ-1、σ-1p、τ-1、σ-1N:σ-1:對稱彎曲疲勞極限，表示試樣經無限次應力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂時對應的應力；σ-1p:對稱拉壓疲勞極限；τ-1:對稱扭轉疲勞極限；σ-1N:缺口試樣疲勞極限。qf過載損傷界：疲勞門檻值ΔKthΔK3、試述金屬疲勞斷裂的特點。答：（1）4、試述疲勞宏觀斷口的特征及其形成。答：典型疲勞斷口具有三個形貌不同的區(qū)域—疲勞源、疲勞區(qū)及瞬斷區(qū)。acK1達到材料斷裂韌度KIC5、試述疲勞曲線（S-N）及疲勞極限的測試方法。答：（S-N）6、試述疲勞圖的意義、建立及用途。am疲勞圖 建立：這種圖的縱坐標以a表示，橫坐標以m表示。然后，以不同應力比r條件下將max表示的疲勞極限r分解為a和mABC

a

tanam

1 )2 min1r1 ) 1r2 min用途tan和OABCBrrBrBaBmBminm建立：這種圖的縱坐標以max或min表示，橫坐標以m表示。然后將不同應力比r下的疲勞極限，分別以max(min)和mtanmaxmm

max 2maxmin 1r,就可代入上試求得n和OOH，AHCH7、試述疲勞裂紋的形成機理及阻止疲勞裂紋萌生的一般方法答：(一)滑移帶開裂產生裂紋：金屬在循環(huán)應力(σ>σ-1)或低于屈服應力長期作用下，局部循環(huán)滑移并形成駐留滑一（二）（三）凡使晶界強化、凈化和細化晶粒的因素，均能抑制晶界裂紋形成，提高疲勞強度。8．試述影響疲勞裂紋擴展速率的主要因素，并和疲勞裂紋萌生的影響因素進行對比分析。答：（1）應力比r（σm）rda/dN紋尖端的Δkda/dNΔKth9、試述疲勞微觀斷口的主要特征及其形成模型。（疲勞裂紋擴展的塑性鈍化模型(Laird模型)：圖a交變應力為0時，右側裂紋呈閉合狀態(tài)；圖b表示受拉應力時裂紋張開，裂紋尖端由于應力集中，沿45°方向發(fā)生滑移；圖c表示拉應力達到最大值時，滑移區(qū)擴大，裂紋尖端變?yōu)榘雸A形，發(fā)生鈍化，裂紋停止擴展；d45圖e表示壓應力達到最大值時，裂紋表面被壓合，裂紋尖端又由鈍變銳，形成一對尖角。10、試述疲勞裂紋擴展壽命和剩余壽命的估算方法及步驟。ac，11、試述σ-1ΔKthσ-1共同點：均表示無限壽命的疲勞性能；受材料成分和組織、載荷條件以及環(huán)境影響Δkth各種強化方法的異同：相異點：（1）表面噴丸及滾壓（2）表面熱處理及化學熱處理12、試述金屬表面強化對疲勞強度的影響。表面強化方法，通常有表面噴丸、滾壓、表面淬火及表面化學熱處理等。13、試述金屬循環(huán)硬化和循環(huán)軟化現(xiàn)象及產生條件。（形變抗力2）σb/σ0.2＞1.4→循環(huán)硬化；σb/σ0.2＜1.2→循環(huán)軟化；3）n＞0.1→循環(huán)硬化；n＜0.1→循環(huán)軟化。14、試述低周疲勞的規(guī)律及曼森-柯芬關系。答：（1）循環(huán)應力較高，往往超過材料的屈服強度。σ～N，ε～N曲線。分析低周疲勞的實驗結果和規(guī)律提出了低周疲勞壽命公式：

ep

f

2N

b

2N

c2 2 2 E f f fffσff2

2N

c15、試述低周沖擊疲勞的規(guī)律，提高低應變速率低周沖擊疲勞強度的方法。答：規(guī)律：低周沖擊疲勞曲線為沖擊功--循環(huán)周次曲線，其規(guī)律為隨著沖擊能量減小，斷裂周次增加，用一定沖擊能量下ppf的斷裂周或用要的斷裂次時的擊能量示周沖擊斷強度。 f2方法：較低沖擊能量時提高材料的塑性，較高沖擊能量時提高材料的強度。

2N

c16、試述熱疲勞和熱機械疲勞的特征及規(guī)律；欲提高熱鍛模具的使用壽命，應該如何處理熱疲勞與其它性能的相互關系？答：特征及規(guī)律：（1）同時存在溫度變化和機械約束；（2）塑性應變積累損傷的結果；（3）塑性應變和疲勞壽命有一定的關系；（4）裂紋源一般不止一個。熱鍛模具首先需要較高的強度，但是強度和塑性是矛盾的兩個指標，而熱疲勞需要較高的塑性才有較長的壽命，因此同時需要較高的強度和較好的塑性。此外，還應注意材料的熱傳導、比熱容等熱學性質。17、正火45鋼的σb=610MPa,σ-1=300MPa，試用Goodman公式繪制σmax(σmin)-σm疲勞圖，并確定σ-0.5、σ0和σ0.5等疲勞極限。1C18、有一板件在脈動載荷下工作，σmax=200MPa,σmin=0,其材料的σb=670MPa、σ0.2=600MPa、K=104MPa.m1/2,Paris1C公式中c=6.9×10-12，n=3。0，使用中發(fā)現(xiàn)有0.1mm和1mm的單邊橫向穿透裂紋，試估算它們的疲勞剩余壽命。1、解釋下列名詞：

第六章金屬的應力腐蝕和氫脆斷裂應力腐蝕：氫蝕：白點氫化物致脆：對于ⅣBⅤBα-），氫致延滯斷裂：α+β2、說明下列力學性能指標的意義.(1)σscc：金屬材料抗應力腐蝕性能指標表示材料不發(fā)生應力腐蝕的臨界應力K1sccK1HEC：,da/dt:3答：應力、化學介質和金屬材料三者是產生應力腐蝕的條件。（1）(2)（4、分析應力腐蝕斷裂擴展速率da/dt與K1關系曲線，并與疲勞裂紋擴展速率曲線進行比較。答：da/dtda/dt=f(KIlg(da/dt）~KIIKIK1sccda/dtIIda/dtKI第III階段：裂紋長度已接近臨界尺寸，da/dt又明顯地依賴于及KI，隨KI增大而急劇增大。這時材料進入失穩(wěn)擴展的過渡區(qū)。當KI達到KIC時便失穩(wěn)擴展而斷裂。IIIIda/dtIIKI（二）疲勞裂紋擴展速率曲線：da/dNΔK，da/dNΔK，da/dN增長da/dNIΔKIIIda/dN很大，并隨ΔK 6、何謂氫致延滯斷裂？為什么高強度鋼的氫致延滯斷裂是在一定的應變速率下和一定的溫度范圍內出現(xiàn)？答：α+β（-Fe7、試述區(qū)別高強度鋼的應力腐蝕與氫致延滯