力学性能复习

力学性能复习重点补充（14级）*硬度是指金属在表面上不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。*应力腐蚀显微裂纹常有分叉现象，呈枯树枝状。*氢致裂纹的扩展方式是步进式，而应力腐蚀裂纹扩展方式是渐进式的。*材料抵抗应力松弛的能力称为松弛稳定性。*金属蠕变变形机制有两种，一是位错蠕变机制，一是扩散蠕变机制。*单晶体金属的弹性模量在不同金属学方向上是不一样的，表现为弹性各向异性。*断裂韧度表征金属材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。*应力腐蚀断口表面可见到“泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑。*屈服强度随应变速率提高而提高的现象称为应变速率硬化。*常见的金属硬度试验包括：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度，他们都属于压入法硬度试验。*根据外加应力与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展有三种基本形式：张开型、滑开型和撕开型。*冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速率不同。*疲劳断口中疲劳区的最大宏观特征为：贝纹线，疲劳断口典型的微观特征是：疲劳条带。*描述材料的蠕变性能常采用蠕变极限、持久强度、松弛稳定性等力学性能指标。*名词：*低温脆性*疲劳*蠕变*应变硬化*磨粒磨损*冷脆*磨损*塑性钝化*应力腐蚀*氢脆*图形分析1.下图为某材料的应力-应变曲线，请分析该图，在图中标记出g点对应的弹性变

形、塑性变形的应变量各是多少，并标记出材料的屈服强度。限2.请根据下图所示的晶界和晶粒的强度随温度变化的示意图，指出其两者强度相等的温度是什么，并分别分析温度高于和低于te时材料断裂的主要类型是什么。两者相交的温度为等强温度当温度低于te时，材料晶粒内部的强度低于晶界的强度，材料表现为穿晶断裂;1.分析如图所示的包申格效应曲线，请标出图中A、B分别表示的加载方式，并在图中标出应力。】条件下的包申格应变。已知卸载前的加载方式为拉伸。

2.请根据。和。随温度变化的示意图，指出两者相交对应的温度是什么，并分别分析温度高于和小于Tk时，随着外力的增大，材料表现出的不同特性。两者相交的温度为韧脆转变温度当温度大于Tk时，材料的断裂强度大于屈服强度，材料先屈服后断裂，表现为韧性断裂；当温度小于Tk时，材料的断裂强度小于屈服强度，外加应力先达到断裂强度，材料表现为脆性断裂。*计算举例1：可能用到的公式：,2Ey1b=(S)2 b=(s)20对于无限大板中心穿透裂纹，裂纹形状系数：丫=打单边横向穿透裂纹的裂纹形状系数：丫=1.12E；有效裂纹塑性区修正值:ry总0.056有效裂纹塑性区修正值:ry总0.056(平面应变)(平面应力)有一大型厚板构件，承受工作应力为400MPa板的中心有一长为4mm的裂纹，裂纹面垂直于工作应力，钢材的a=500MPa，试确定：裂纹尖端的应力场强度因子K［；裂纹尖端的塑性区尺寸R0答：因为1=400=0.8>0.7，所以要进行塑性修正bs500K=Ybya+y根据题意，材料处于平面应变状态所以，KI=b斥.[a所以，KI=b斥.[a+0.056_ b\：naK=,1ITi1-0.177k)400&.14159x0.002：1—0.177=33.67MPa・mi/2因为R=2yoy=0.51mm1 (=0.51mm2显x3.141591500/有一板件在循环应力下工作，amax=200MPa，am，n=0MPa，材料的a02=600MPa、K、=104MPa•m1/2，Paris公式中c=6.9X10-12，n=3.0，使用中发现有1mm单边横向穿透裂纹，估算其疲劳剩余寿命。答：°ma齐02=200/600=0.3<0.7，不需考虑塑性区修正。此时：K=Yb插I裂纹形状系数：Y=1A2&，代入上式得：K=1.12bv'mi

计算ac： K=1.12a寸皿，所以气=68.6mm△b=b —0maxAK=YNa[a—Ya （amax代入估算疲劳寿命：d=«如所以：十」：声湍诙代入得NcR128774^1.28X105周次*计算举例2:可能用到的公式:r冏/ ,2Ey1b=（s）2 b—（）20对于无限大板穿透裂纹，裂纹形状系数：Y-打表面半椭圆裂纹：Y-1L；/中；①21.101.461.621.80a/c0.200.500.600.701 （K¥ （K¥（平面应变）有效裂纹塑性区修正值：r=-^土|Q0.056土（平面应变）y4寸2兀"b|l^b）s s4-件|24-件|22冗"bJ总0.16（平面应力）1.有一火箭壳体承受很高工作压力，其周向工作拉应力o=1400MPa。采用超高强度钢制造，焊接后发现有纵向表面半椭圆裂纹（a=1mm，a/c=0.6）。现有材料性能如下：％2=1700MPa,Klc=78MPa•m^2,采用此材料是否安全。答：成％2=1400/1700=0.82，应考虑塑性区修正。此时：K=Yba+rI y表面半椭圆裂纹：Y=1二&/①，平面应变有效裂纹塑性区修正值：

A0.056[Ki)A0.0563s代入上式得：K1.1皿代入上式得：K1 (①2一0.212(。/b)2T s查表：a/c=0.6，所以①2=1.62，所以①=1.28。代入公式可求得：气=1532MPa1400MPa<1532MPa所以：。<气，此材料安全。（也可对比Klc和气）2.有一板件在脉动载荷下工作，omax=200MPa，％n=0，材料的o02=800MPa、K=104MPa•m1/2，Paris公式中c=6.9X10-12，n=3.0，使用中发现有0.1mm单边横向穿透裂纹，估算其疲劳剩余寿命。（10分）答：计算△K：°max/°02=200/800=0.25<0.7，不需考虑塑性区修正。此时：K=Y。拓I所以：A