机械失效分析与防护答案

1、中国石油大学（北京）远程教育学院机械失效分析与防护期末复习题答案名词解释1、失效：构件不能正确行使其功能。2、偏析：金属在冷凝过程中，由于某些因素的影响形成的化学成分不均匀现象。3、疲劳：金属构件在交变载荷作用下，虽然应力水平低于金属材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服极限， 但经过一定的循环周期后， 金属构件发生突然断裂， 称为疲劳断 裂。4、内应力：构件在无外力作用下，存在于内部并保持平衡的力。5、应力腐蚀断裂：材料在固定拉应力和特定腐蚀介质的共同作用下发生的断裂。6、 缩孔：金属在冷凝过程中由于体积的收缩而在铸锭或铸件心部形成管状（或喇叭状） 或分散孔洞。7、断裂：金属构件在应力作用下材料分

2、离为互不相连的两个或两个以上部分的现象。8、应力集中：零件截面有急剧变化处，引起局部地区的应力高于零件受到的平均应力的现象。9、痕迹：构件失效时，由于力学、化学、热学、电学等环境因素单独或协同作用，并在构件表面或表面层留下了某种标记，称为痕迹。填空题1、 NSR越小，表示材料对缺口的敏感性越大 。2、 金属构件发生脆性断裂时的微观形貌包括河流花样、扇形花样、鱼骨状花样等。3、 金属材料的断裂过程分为裂纹的萌生、裂纹的扩展和断裂三个阶段。4、 金属构件产生塑性变形失效的原因是过载 。5、 带缺口的韧性断裂断口的宏观形貌为：a代表纤维区、b代表 最终断裂区 、c 代表放射区。b缺口a）有碱口圆棒试

3、样6、构件失效后，对其进行失效分析前，需要对断口进行保护，目的是防止搬运过程中的机械损伤 和化学损伤。7、构件产生裂纹的部位比较特殊，可能因为构件局部结构形状引起，也可能与材料缺陷有关，主要归结于应力因素。8、 构件中的夹杂物按其变形能力分脆性夹杂物、塑性夹杂物和半塑性夹杂物。9、 金属构件发生高温氧化时，其表面生成的氧化膜是半导 ，既能电子导电，又能离子导电。10、 金属构件发生失效时，有起始态、中间态和完成态，一般以失效的_起始态为分 析重点。11、 平面应变断裂韧性 Ke表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹扩展 的能力12、 金属构件在自然条件下发生的腐蚀包括_ 土壤腐蚀、海水腐蚀和大气腐蚀

4、。13、 典型零件的选材一般遵循的原则有使用性原则、_工艺性原则_和经济性原则。14、 失效构件进行理化检验遵循的原则是先不破坏性或少破坏性检测，再做破坏性 检测。15、 构件进行磁粉检测后，要求检测对象具有铁磁性 。16、 光滑圆棒状拉伸试样断口三要素包括纤维区 、 放射区 和 剪切唇 。17、 疲劳断口的微观特征有 _疲劳辉纹 _、轮胎压痕花样。18、 金属构件产生弹性变形失效的原因有过载、超温和材料变质。19、构件发生韧性断裂时，当材料含有较多的第二相质点或夹杂物时，形成的韧窝数量 较多，且 较浅 。20、 金属构件失效过程的特点包括不可逆性、有序性、不稳定性和积累性 。21、 从宏观看

5、，裂纹的走向是由应力原则 和强度原则决定的。22、 构件进行磁粉检测后，还保留剩余磁性，影响使用，必须退磁 处理。23、 疲劳断口中，用肉眼或低倍放大镜观察疲劳区中磨得最亮的地方是疲劳源 。24、痕迹形成的三要素包括造痕物、留痕物和发生相互接触25、对于带缺口的圆棒状拉伸试样的断口而言，由于缺口处存在应力集中，裂纹在此处萌生和扩展。26、高温作用下，金属构件常见的变形失效包括蠕变 和 应力松弛。三、选择题I、 按照产品的失效形态对金属构件失效形式进行分类，包括过量变形失效、（B ）失 效、表面损伤失效。A.疲劳B.断裂C. 腐蚀D.磨损2、金属在锻造及轧制过程中容易产生的内部阻止缺陷有粗大的魏

6、氏体组织、网络状碳化物和（D）。A.夹渣 B. 冷裂纹 C. 折叠 D.表层脱碳3、 构件发生断裂时，判别其主裂纹的方法有T形法、（A ）、变形法和氧化法。A.分枝法B. 应力原则C.痕迹法D. 金相法4、消除残余应力的方法有去应力退火、回火或自然时效处理以及（C ）。A.振动法B.锤击法 C. 机械法 D.喷丸强化5、失效分析测试技术的选用原则是（ C ）、有效性、可能性和经济性。A.重现性 B. 简单性 C. 可信性 D.直观性6、金属构件发生微孔聚集型韧性断裂时，观察微观特征发现断口表面有大量的韧窝，形状有（A ）、剪切形和撕裂形。A. 等轴形B.椭圆形 C. 圆形7、 腐蚀电池的工作过

7、程包括阳极过程、阴极过程和（A ）。A. 电流的流动 B. 离子的流动 C.电解质溶液D. 电子的流动8、裂纹扩展的三种基本类型是（ A ）、滑移型、撕裂型。A. 张开型 B. 剪切型 C. 抛物型 D. 等轴型9、 构件发生脆性断裂时，其断口与与主应力成（A ）。A. 90° B. 60° C. 45°D.30°10、超声波检测对（B ）敏感，对单个气孔检出率低。A. 线缺陷 B. 面状缺陷 C.体积型缺陷II、构件发生韧性断裂时，其宏观断口为暗灰色纤维状，无闪烁金属光泽，断口与与主 应力成（D ）。A. 90B. 30C. 60D. 4512、在焊接

8、生产中遇到的裂纹是多种多样的，根据裂纹产生本质看，有热裂纹、再热裂 纹、（B ）和层状撕裂四类。A.纵向裂纹 B. 冷裂纹 C. 夹渣 D. 横向裂纹四、简答下列问题1. 根据下图叙述韧性材料断口的形成过程。并说明何为平面应力状态和平面应变状态。Z方向的应力为零，（T z = 0z方向的位移被束缚，即1、（ a）颈缩 （b）空穴形成（c）空穴长大形成裂纹（d）裂纹扩展（e）最终断裂形成杯锥断口平面应力状态：裂纹尖端处于二向应力状态，如薄板受力，其平面应变状态：裂纹尖端处于三向应力状态，如厚板受力，其 £ z = 0 , 有z方向的应力,2. 下图为疲劳断口示意图，试说明a、b和c分别

9、代表哪个区域。 当断口有多个疲劳源萌2、a:疲劳裂纹萌生区b:疲劳裂纹扩展区c:最终断裂区起裂点的判定：有多个裂纹源时，疲劳条纹密度大，比较光泽明亮的为最初的。b区为疲劳裂纹扩展区，其宏观特征表现为沙滩状花样或贝壳状花样。3、简述构件中的裂纹扩展应遵循的原则。在一般情况下，当材质比较均匀时，应力原则起主导作用，裂纹按应力原则扩展； 当材质存在明显的不均匀性时，裂纹按强度原则扩展，强度原则起主导作用； 当应力原则和强度原则一致时，无疑裂纹将沿着一致的方向扩展。这就是存在于最大应 力部位的缺陷对裂纹产生的影响很大的原因。4、简述宏观腐蚀电池的类型。异种金属接触电池（电偶电池） ；浓差电池；温差电池

10、。5、简述降低构件应力集中的措施。1）从强化材料方面降低应力集中的作用：表面热处理强化、薄壳淬火、喷丸强化、滚压强化2）从设计方面降低应力集中系数：变截面部位的过渡、根据零件的受力方向和位置选 择适当的开孔部位、在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔6、简述构件中的夹杂物为何会形成裂纹源。1）夹杂物造成钢材局部应力集中；2）夹杂物本身断裂；3）夹杂物与基体交界面产生断裂而成为裂纹源。7、简述断口三要素的作用及影响因素。1）确定裂纹源位置；2）确定裂纹扩展方向；3）根据三要素所占比例大小，粗略评价材料机械性能。影响因素：零件形状；试验温度；加载速率8、简述构件中形成微观腐蚀电池的原因。原因：

11、金属表面的电化学不均匀性。金属化学成分不均匀性； 组织结构的不均匀性；物理状态的不均匀性； 金属表面膜的不完整性；9、简述残余应力的产生途径。热处理残余应力；表面化学热处理引起的残余应力；焊接残余应力；铸造残余应力；涂 镀层引起的残余应力；切削加工残余应力10、简述痕迹分析的程序。发现和显现痕迹；提取、固定、显现、清洗、记录和保存痕迹；鉴定痕迹；模拟再现痕迹；综合分析11、简述断口分析有哪些依据。 断口的颜色及光泽；断口上的花纹；断口上的粗糙度；断口与最大正应力的交角；断 口上的冶金缺陷12、简述构件发生弹性变形和塑性变形的区别。弹性变形的特点： 可逆性、 单值性、变形量很小； 塑性变形的特点：不可逆性、变形量不恒定、慢速变形、伴随材料性能的变化13、某管道公司在安装一长输管线的法兰时，法兰开裂，裂纹长约三分之二周长，距环焊缝有一定距离。该法兰材质为 i6Mn宏观断口分析发现断口表面呈现闪闪发光的小刻 面，没有明显的塑性变形现象。请根据失效分析程序制定一失效分析方案，如何才能 确定该法兰断裂原因。根据宏观断口分析发现断口表面呈现闪闪发光的小刻面， 没有明显的塑性变形现象可以 初步判断法兰为脆性断裂。具体分析步骤大