材料力学性能-复习

1、材料力学性能材料力学性能 复复 习习 纲纲 要要 张张 含含 卓卓 第一章第一章 纲要：纲要： 弹性变形弹性变形 金属金属单向拉伸的应力应变曲线单向拉伸的应力应变曲线 屈服强度及其影响因素屈服强度及其影响因素 1. 内在因素；内在因素；2. 外在因素外在因素 晶粒尺寸的影响晶粒尺寸的影响 Hall-Petch公式公式 2 1 dK yiy 第一章第一章 纲要：纲要： 应变硬化应变硬化 Hollomon公式公式 应变硬化应变硬化 的局限性（缺点）的局限性（缺点） 屈服强度和抗拉强度在机件设计上的意义。屈服强度和抗拉强度在机件设计上的意义。 缩颈及其判据。缩颈及其判据。 塑性指标及其意义。塑性指标

2、及其意义。 第一章第一章 纲要：纲要： 金属的断裂：金属的断裂： 脆性断裂与韧（延）性断裂的区别脆性断裂与韧（延）性断裂的区别 解理断裂解理断裂 微孔聚集型断裂微孔聚集型断裂 第一章第一章 纲要：纲要： 断裂强度断裂强度 Griffith裂纹理论裂纹理论 对于无限宽薄板情况对于无限宽薄板情况 要求推导过程！要求推导过程！ 裂纹失稳扩展的临界应力：裂纹失稳扩展的临界应力： 裂纹扩展的临界尺寸：裂纹扩展的临界尺寸： 2 1 2 a E s c 2 2 s c E a 第一章第一章 纲要：纲要： 断裂强度断裂强度 Griffith裂纹理论裂纹理论 各符号的物理意义各符号的物理意义 基本假设及其局限性

3、基本假设及其局限性 第二章第二章 纲要：纲要： 应力状态软性系数应力状态软性系数 第二章第二章 纲要：纲要： 缺口敏感度缺口敏感度NSR 缺口试样与光滑试样缺口试样与光滑试样 的力学性能差异。的力学性能差异。 硬度硬度 布氏硬度布氏硬度HB；洛氏硬度；洛氏硬度HR；维氏硬度；维氏硬度HV b bn NSR 第三章第三章 纲要：纲要： 冲击载荷下金属变形和断裂的特点冲击载荷下金属变形和断裂的特点 冲击韧性的测定冲击韧性的测定 摆锤式冲击试验机摆锤式冲击试验机 低温脆性低温脆性 韧脆转变温度韧脆转变温度 t k 韧脆转变温度的影响因素韧脆转变温度的影响因素 教材教材P65 题题6 第四章第四章 纲

4、要：纲要： 裂纹扩展的三种基本类型裂纹扩展的三种基本类型 线弹性断裂力学线弹性断裂力学与与弹塑性断裂力学弹塑性断裂力学的适用条件的适用条件 平面应力与平面应变平面应力与平面应变 应力场强度因子应力场强度因子 KI 断裂韧度断裂韧度 KIC ccIC aYK 第四章第四章 纲要：纲要： 断裂韧度断裂韧度 KIC 本课程极为重要的概念！本课程极为重要的概念！ 与冲击韧性的联系与冲击韧性的联系 测试方法测试方法 对试样尺寸的基本要求对试样尺寸的基本要求 第四章第四章 纲要：纲要： 断裂断裂K判据的应用判据的应用 某金属构件受到固定应力某金属构件受到固定应力100 MPa。为避免失稳。为避免失稳 断裂

5、，计算其容许的最大边缘裂纹以及中心裂纹断裂，计算其容许的最大边缘裂纹以及中心裂纹 的长度。的长度。 2 1 50mMPaKIC MPa y 300 1Y 第五章第五章 纲要：纲要： 金属的疲劳现象及特点金属的疲劳现象及特点 平均应力平均应力 疲劳断口宏观特征疲劳断口宏观特征 贝纹线贝纹线 疲劳曲线的测定疲劳曲线的测定 升级法升级法 疲劳极限疲劳极限 S-N曲线曲线 第五章第五章 纲要：纲要： 造成材料疲劳破坏的三个基本要素造成材料疲劳破坏的三个基本要素 疲劳裂纹扩展曲线疲劳裂纹扩展曲线 疲劳裂纹扩展速率曲线疲劳裂纹扩展速率曲线 第五章第五章 纲要：纲要： 疲劳裂纹扩展门槛值疲劳裂纹扩展门槛值K

6、th 疲劳裂纹扩展的三阶段疲劳裂纹扩展的三阶段 Paris公式公式 n KcdNda 第五章第五章 纲要：纲要： 疲劳裂纹萌生的主要方式疲劳裂纹萌生的主要方式 疲劳断口的典型特征疲劳断口的典型特征 疲劳条带疲劳条带 塑性钝化模型塑性钝化模型 低周疲劳寿命低周疲劳寿命 Manson-Coffin公式公式 第六章第六章 纲要：纲要： 造成应力腐蚀的三个基本条件造成应力腐蚀的三个基本条件 应力腐蚀断裂机理应力腐蚀断裂机理 1. 滑移溶解理论（钝化膜破坏理论）滑移溶解理论（钝化膜破坏理论） 2. 氢脆理论氢脆理论 应力腐蚀断口特征应力腐蚀断口特征 第六章第六章 纲要：纲要： 应力腐蚀门槛值应力腐蚀门槛

7、值 KIscc 应力腐蚀裂纹扩展速率应力腐蚀裂纹扩展速率 da/dt 三个阶段三个阶段 氢脆类型及特征氢脆类型及特征 钢的氢致延滞断裂机理钢的氢致延滞断裂机理 第七章第七章 纲要：纲要： 磨损类型磨损类型 按磨损机理分类按磨损机理分类 磨损曲线磨损曲线 磨粒磨损的表面形貌特征磨粒磨损的表面形貌特征 接触疲劳的破坏机理接触疲劳的破坏机理 Mechanical behavior of materials stress strain plasticity ductility anelasticity necking dislocation twinning diffusion tension com

8、pression torsion Mechanical behavior of materials work hardening contact fatigue abrasive wear adhesive wear fracture cleavage dimple brittleness toughness creep stress corrosion cracking Mechanical behavior of materials craze crack initiation beachmarks striations fibre matrix charpy impact test no

9、tch sensitivity ratio 材料力学性能材料力学性能 课堂复习思考题课堂复习思考题 第一章复习思考题：第一章复习思考题： 简述金属屈服强度的影响因素。简述金属屈服强度的影响因素。 简述解理断裂和微孔聚集型断裂的基本微观特征。简述解理断裂和微孔聚集型断裂的基本微观特征。 讨论一单位厚度的无限宽薄板材料内，裂纹扩展讨论一单位厚度的无限宽薄板材料内，裂纹扩展 临界尺寸与断裂强度的关系。给出表达式，并说临界尺寸与断裂强度的关系。给出表达式，并说 明各个符号的物理意义。明各个符号的物理意义。 第二章复习思考题：第二章复习思考题： 简述应力状态软性系数和缺口敏感度的定义和物简述应力状态软性

10、系数和缺口敏感度的定义和物 理意义。理意义。 什么是硬度？按其测试方法可分为哪几类？什么是硬度？按其测试方法可分为哪几类？ 比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。 第三章复习思考题：第三章复习思考题： 什么是材料的冲击韧性和低温脆性？什么是材料的冲击韧性和低温脆性？ 简述缺口冲击试样冲断后的断口形貌特征。简述缺口冲击试样冲断后的断口形貌特征。 讨论化学成分和显微组织对低碳钢韧脆转变温度讨论化学成分和显微组织对低碳钢韧脆转变温度 的影响。的影响。 第四章复习思考题：第四章复习思考题： 说明下列各断裂韧度指标的意义及其相互关系说明下列各断裂韧度指标的意

11、义及其相互关系 KIC、GIC、JIC 简述测试简述测试KIC时，对试样尺寸的基本要求。时，对试样尺寸的基本要求。 某金属构件受到固定应力某金属构件受到固定应力100 MPa。为避免失稳。为避免失稳 断裂，计算其容许的最大边缘裂纹以及中心裂纹断裂，计算其容许的最大边缘裂纹以及中心裂纹 的长度。的长度。 2 1 50mMPaKIC MPa y 300 1Y 第五章复习思考题：第五章复习思考题： 画出疲劳裂纹扩展速率曲线并解释各阶段的意义画出疲劳裂纹扩展速率曲线并解释各阶段的意义。 简述造成材料疲劳破坏的三个基本要素简述造成材料疲劳破坏的三个基本要素 。 给出曼森柯芬关系式，并说明式中各符号的物理给出曼森柯芬关系式，并说明式中各符号的物理 意义。意义。 画出应力腐蚀裂纹扩展速率曲线图，并指出裂纹画出应力腐蚀裂纹扩展速率曲线图，并指出裂纹 扩展第二阶段与哪些因素有关扩展第二阶段与哪些因素有关。 简述造成应力腐蚀的三个基本条件简述造成应