安徽工业大学 工程材料力学性能复习提纲整理

1、包中格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变 为1%2%）,卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强 度）增加；反向加载，规定残余应力降低（特别是弹性极限在反向加 载时几乎降低到零）的现象，称为包中格效应。用低密度可动位错理论解释屈服现象产生的原因金属材料答：塑性变形的应变速率与可动位错密度、位错运动速率及柏氏 矢量成正比式中r沿滑移面上的切应力亍To位错以单位速率运动所需的切应力 危位错运动速率应力敏感指数，欲提高V就需要有较高应力T这就是我们在实验中看到的上屈服 点。一旦塑性形变产生，位错大量增值，P增加，则位错运动速率下 降，相应的应力也就突然降低，从而产生了屈服现

2、象。（回答不完整， 尤其是上屈服点产生的原因回答的不好）塑性：材料受力，应力超过屈服点后，仍能继续变形而不发生断裂 的性质。强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力脆性：材料在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的变形即断裂 破坏的性质。韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，这种断裂 有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量，韧性断 裂的断裂面的断口呈纤维状，灰暗色。脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本不发生塑性变形，没有明显 征兆，因而危害性极大，

3、脆性断裂面的断口平齐而光亮，常呈放射状 或结品状。试指出剪切断裂与解理断裂哪一个是穿晶断裂，哪一个是沿晶断 裂？哪一个属于韧性断裂，哪一个属于脆性断裂？为什么？答：都是穿晶断裂，剪切断裂是材料在切应力作用下沿滑移面发生滑 移分离而造成的断裂，断裂面为穿品型，在断裂前会发生明显的塑性 变形，为韧性断裂；而解理断裂是材料在正应力作用下沿一定的晶体 学平面产生的断裂，也为穿晶断裂，但断裂面前无明显的塑性变形， 为脆性断裂。拉伸断口的三要素:纤维区、放射区、剪切唇理论断裂强度的推导过程是否存在问题？为什么？为什么理论断 裂强度与实际的断裂强度在数值上有数量级的差别？答：（1）虽然理论断裂强度与实际材料

4、的断裂强度在数值上存在着数 量级的差别，但是理论断裂强度的推导过程是没有问题的。这主要是 因为实际材料中存在着裂纹导致实际材料的断裂强度比理论断裂强 度低，在这样的前提假设条件下，格里菲斯提出了格里菲斯断裂纹体 理论，若制备出无缺陷、无裂纹的材料，那两者在数字上的差别是在 误差范围之内。比如：制备的无缺陷的品体实际断裂强度与理论断裂 强度的数值相当。（2）理论断裂强度的表达式气=号尸格里菲斯公式表达式 = 2乳丫;理论断裂强度公式和格里菲斯公式比较，在形式上两者是 c 105周次，断裂应力水平低，也称为低应力 疲劳，一般常见的疲劳多属于这类疲劳。低周疲劳：寿命短，Nf=102-105周次，有塑

5、性应变发生，也称为高 应力疲劳或应变疲劳。典型的疲劳断口有三个不同的区域：（1）疲劳源（2）疲劳区（3） 瞬断区疲劳断口最典型的宏观特征和微观特征分别是什么？二者有什么 区别？答：贝纹线是疲劳断口的宏观特征，疲劳条带是疲劳断口的微观特征。 疲劳条带与宏观断口的贝纹线并不是一回事，在相邻贝纹线之间可能 有成千上万个疲劳带。在断口上二者可以同时出现，即宏观上既可以 看到贝纹线，微观上又可看到疲劳条带；二者也可以不同时出现，即 在宏观上有贝纹线而在微观上去人看不到条带，或者宏观上看不到贝 纹线而在微观上却能看到条带。疲劳极限：在指定的疲劳寿命下，试件所能承受的上限应力幅值。非对称循环应力条件下，平均

6、应力和应力幅及寿命的相互关系？（回答完全错误）答：在给定应力幅下应力比R增加，则平均应力增加，有利于裂纹 的萌生和扩展，结构的疲劳寿命降低。（自己百度的可能有错误）疲劳裂纹扩展门槛值：AKth简要说明阻止疲劳裂纹萌生的一般方法，以及提高机件疲劳强度 的措施。（参照课本113页）答：（1）滑移带开裂产生裂纹相界面开裂产生裂纹品界开裂产 生裂纹（2）选用qf较小的材料降低表面粗糙度在材料表面产生有利 的残余压应力（表面喷丸及滚压、表面热处理及化学热处理）细化品粒减少夹杂物的数量，减小夹杂物的尺寸弥散强化提高冶金质 量过渡寿命：弹性应变和塑性应变寿命曲线的交点称为过渡寿命。（回答不完整）研究变幅循环

7、应力下的疲劳，常用的两个准则：累积疲劳损伤 定则小载荷省略准则第六章金属的应力腐蚀和氢脆腐蚀应力腐蚀断裂：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过 一段时间后所产生的低应力脆断现象。应力腐蚀产生的条件：应力化学介质金属材料应力腐蚀临界应力场强度因子：KIscc论述防止应力腐蚀的措施、氢脆类型及其特征。答：防止应力腐蚀的措施合理选择金属材料减少或消除机件中的 残余应力改善化学介质采用电化学保护（回答太简略了，是论述， 不是简答题）氢脆类型及其特征：氢蚀 这是由于氢与金属中的第二相作用生 成高压气体，使基体在金属品界结合力减弱而导致金属脆化。这种氢 脆现象的断裂源产生在机件与高温、高压氢气相接

8、触的部位。对碳钢 来说低于220 c时不产生氢蚀。宏观断口呈氧化色，颗粒状。微观断 口上品界明显加宽，呈沿品断裂。白点当钢中含有过量的氢时， 随着温度的降低，氢在钢中的溶解度减小。如果过饱和的氢未能扩散 逸出，便聚集在某些缺陷处而形成氢分子。此时，氢的体积发生急剧 膨胀，内压力很大足以将金属局部撕裂，而形成微裂纹。这种微裂纹 的断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色，故称白点。 氢化物致脆 对于8族或VB族金属（如纯钛、a 一钛合金。钒、错、铌及其 合金）。由于它们与氢有较大的亲和力，极易生成脆性氢化物，使金 属脆化。氢致延滞断裂：高强度钢或a +p钛合金中，含有适量的 处于固溶状态的氢（原来存在的

9、或从环境介质中吸收的），在低于屈 服强度的应力持续作用下，经过一段孕育期后，在金属内部，特别是 在三向拉应力区形成裂纹，裂纹逐步扩展，最后突然发生脆性断裂。 这种由于氢的作用而产生的氢致延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。日 前工程上所说的氢脆大多数是指这类氢脆。特点：A：只在一定温度范围内出现，如高强度钢多出现在一 100150C之间，而以室温下最敏感。B：提高应变速率，材料对氢 脆的敏感性降低。因此只有缓慢加载试验时才能显示出这类脆性。C: 显著降低材料的断后伸长率，但氢含量降低致一定数值后，断后 伸长率不再变化，而断面收缩率则随氢含量增加而降低，且材料强度 越高，下降越剧烈D:高强度钢的氢致延

10、滞断裂还具有可逆性。即钢 材经过低应力慢速应变后，因氢脆导致塑性降低，如果卸除载荷，停 留一段时间再进行高速加载，则钢的塑性可以得到恢复，氢脆现象消 除。断口：宏观断口与一般脆性断口相似。其微观形貌大多为沿原奥氏 体品界的沿晶断裂，且晶界上常有许多撕裂棱。第七章金属的磨损和接触疲劳磨损的三个阶段：跑和阶段（磨合阶段）稳定磨损阶段剧 烈磨损阶段论述材料磨损的控制和防磨措施。（1）改善粘着磨损耐磨性的措施首先要注意摩擦副配对材料的选 择采用表面化学热处理改变材料表面状态控制摩擦滑动速度和 接触压压力（2）改善磨粒磨损耐磨性的措施对于切削作用为主要机理的吗， 磨粒磨损应增加材料硬度根据机件服役条件，

11、合理选择耐磨材料 采用渗碳、碳氮共渗等化学热处理，提高表面硬度，也能有效地提高 磨粒磨损耐磨性。经常注意机件防尘和清洗，防止大于1微米磨粒 进入接触面（3）改善冲蚀磨损耐磨性的措施设法减小入射粒子和介 质的速度改变冲击角以减轻冲蚀磨损合理利用粒子浓度和粒度减 轻冲蚀磨损合理设计机件形状根据服役条件正确处理硬度和韧性 的合理配合。接触疲劳：两接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压 应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小 块金属剥落而使材料流失的现象。第八章金属的高温力学性能等强温度：晶粒与晶界两者强度相等的温度。蠕变：金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形 的现象。蠕变的三个阶段：第一阶段 减速蠕变阶段第二阶段 恒速蠕变阶段第三阶段加速蠕变阶段论述材料的蠕变变形、蠕变断裂机理及蠕变断裂的特征。答：（1）蠕变变形机理：金属的蠕变变形主要是通过位错滑移、原子 扩散等机理进行的（回答太简单，是论述，不是简答）（2）蠕变断裂机理：一般认为，这是由于品界滑动在