材料力学性能重点概念及问题..doc

材料力学性能 名词解释 韧性：金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 应力状态软性系数：材料力学性能指出，任何复杂应力状态可以用三个主应力σ1，σ2，σ3（σ1σ2σ3）按“最大切应力理论” 计算tmax=（σ1-σ2）/2，按“最大正应力理论”计算σmax=σ1-r（σ1-σ3），r为泊松比。Tmax与σmax的比值表示他们的相对大小，称为应力状态软性系数α。对金属r=0.25，则 。单向拉伸时，σ2=σ3=0，α=0.5。 冲击韧性：在冲击载荷作用下，金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 变动载荷：变动载荷是引起疲劳破坏的外力，指载荷大小，甚至方向随时间变动的载荷，其在单位面积上的平均值为变动应力。 疲劳：金属机件或者构件在变动应力和应变的长期作用下，由于累计损伤而引起的断裂现象。 应力腐蚀现象（SCC）：金属在拉应力和特定的化学介质作用下经过一段时间后产生的低应力脆断现象。 氢脆：由于氢和应力的共同作用导致金属材料产生脆性断裂的现象。 磨损：机件表面相接处并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失，造成表面损伤的现象。 黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，实在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对速度较小时，因缺乏润滑油，无氧化膜，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。 蠕变：蠕变就是金属在长时间的恒温恒载荷作用下，缓慢地产生塑性变形现象。又称蠕变断裂。 应变硬化：在金属整个形变过程中，当外力超过屈服强度时，塑性变相并不像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能进行，即金属有阻止继续塑性变形的能力，即应变硬化性能。 低温脆性现象：体心立方晶体金属及合金或者某些密排六方晶体金属及合金在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态转化为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，即低温脆性。转变温度tk称为韧脆转变温度。 应力松弛：在规定温度和初始应力条件下，金属材料中的应力随时间增加而减小的现象。 韧度：度量材料韧性力学性能的指标，包括静力韧度，冲击韧度，断裂韧度。 简答题 抗拉强度的实际意义 、σb标志韧性金属实际承载能力，但这种承载能力仅限于光滑试样，所以σb是工程上金属材料重要的力学性能指标之一，广泛作用于产品规格说明或质量控制指标。 、对脆性金属材料而言，一旦拉伸力达到最大值，材料便迅速断裂了，所以σb就是脆性材料的断裂强度，用于产品设计，其许用应力便以σb为判据。 、σb的高低决定了屈服强度和应变硬化的指数。 、σb与布氏硬度HB，疲劳极限σ-1之间有一定的经验关系，如σb=1/3HB，淬火回火钢σ-1≈1/2σb 微孔成核长大位错模型 、位错线遇到第二相质点时，往往按绕过机制在其周围形成位错环。 、这些位错环在外加应力作用下，于第二质点处堆积起来。 、当位错环移向基体界面时，界面立即沿滑移面分离而形成微孔。 、由于微孔成核，后面的位错所受排斥力大大下降，而被迅速推向微孔，并使位错源重新被激活起来，不断放出新位错。新的位错连续进入微孔，遂使微孔长大。 韧性断裂的端口形貌 （1）、韧性断裂是金属材料断裂前产生明显塑性变形的断裂。 （2）、韧性断裂时，其宏观端口呈杯锥状，由纤维区，放射区，剪切唇三个区域组成。 （3）、韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力呈45°角。用肉眼或放大镜观察时，端口呈纤维状，灰暗色。纤维状是塑性变形过程中，微裂纹不断扩展和相互连接形成的，而灰暗色是纤维端口表面对光反射能力很弱所致。 （4）、放射区是裂纹作快速地能量撕裂形成的，有放射线花样特征。 4、疲劳断裂与静载荷或一次冲击加载断裂相比具有的特点 （1）、疲劳是低应力循环延时断裂即具有寿命的断裂。当应力低于某一零界值时，寿命可达无限长。 （2）、疲劳时脆性断裂。 （3）、疲劳对缺陷（缺口，裂纹及阻止缺陷）十分敏感。 5、应力腐蚀断裂机理 （1）、对应力腐蚀敏感的合金，首先在表面形成一层钝化膜，使金属不致进一步受到腐蚀，即处于钝化状态。 （2）、若有拉应力作用，则可使裂纹尖端地区产生局部塑性变形，滑移台阶在表面露头时，钝化膜破裂，显露出新鲜表面。 （3）、这个新鲜表面，在电解质溶液中成为阳极，而其余钝化膜的金属表面便成为阴极，从而形成腐蚀为电池。 （4）、拉应力除促使裂纹尖端地区钝化膜破裂以外，更主要的是在蚀坑或原有裂纹尖端的应力集中始终存在，那么微电池反应便不断进行，钝化膜不能恢复，裂纹将逐步向纵深扩展。 6、磨损三个阶段 （1）、跑合阶段：在此阶段内，无论摩擦副双方硬度如何，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积增大，故磨损速率减小。 （2）、稳定磨损阶段：大多数机器零件均在此阶段内服役，实验室磨损试