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(建筑工程管理)工程材 料力学性能作业答案 第壹章 包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(σP) 或屈服强度(σS )增加;反向加载时弹性极限(σP)或屈服强度(σS )降 低的现象。 解理断裂:沿壹定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面--解理 面,壹般是低指数,表面能低的晶面。 解理面:于解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。 韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明 显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为 结晶状)。 静力韧度:材料于静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力 韧度。是壹个强度和塑性的综合指标,是表示静载下材料强度和塑性的最佳 配合。 能够从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 和以下三个方面相联系的因素均会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等 外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因俩个方面考虑 (壹)影响屈服强度的内因素 1 .金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构) 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值和位错运 动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决 定。 派拉力: 位错交互作用力 (a 是和晶体本性、位错结构分布关联的比例系数,L 是位错间距。) 2 .晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生 宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈 服强度提高(细晶强化)。 屈服强度和晶粒大小的关系: 霍尔-派奇(Hall-Petch) σs=σi+kyd-1/2 3 .溶质元素 加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子和溶剂原子半径不壹 样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→和位错应力场交互运动→使位错受阻→ 提高屈服强度(固溶强化)。 4 .第二相(弥散强化,沉淀强化) 不可变形第二相 提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→俩质点间距变小→流变应力增 大。 可变形第二相 位错切过(产生界面能),使之和机体壹起产生变形,提高了屈服强度。 弥散强化: 第二相质点弥散分布于基体中起到的强化作用。 沉淀强化: 第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。 (二)影响屈服强度的外因素 1.温度 壹般的规律是温度升高,屈服强度降低。 原因:派拉力属于短程力,对温度十分敏感。 2.应变速率 应变速率大,强度增加。 σε,t=C1(ε)m 3 .应力状态 切应力分量越大,越有利于塑性变形,屈服强度越低。 缺口效应:试样中 “缺口”的存于,使得试样的应力状态发生变化,从而影 响材料的力学性能的现象。 9. 细晶强化能强化金属又不降低塑性。 10.韧性断裂和脆性断裂的区别。为什么脆性断裂更加危险? 韧性断裂: 是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂 特征: 断裂面壹般平行于最大切应力和主应力成 45 度角。 断口成纤维状(塑变中微裂纹扩展和连接),灰暗色(反光能力弱)。 断口三要素: 纤维区、放射区、剪切唇 这三个区域的比例关系和材料韧断性能有关。 塑性好,放射线粗大 塑性差,放射线变细乃至消失。 脆性断裂: 断裂前基本不发生塑性变形的,突发的断裂。 特征: 断裂面和正应力垂直,断口平齐而光滑,呈放射状或结晶状。 注意:脆性断裂也产生微量塑性变形。 断面收缩率小于 5%为脆性断裂,大于 5%为韧性断裂。 23.断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。 格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理,用能量平衡(弹性能的降低和表面能 的增加相平衡)的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。该条件是是断裂 发生的必要条件,但且不意味着壹定会断裂。 2E 该断裂判据为: s 1/2   ( ) c a 0 裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。(是通过力学 方法推到的断裂判据) 该应力断裂判据为: 对比这俩个判据可知: 当ρ=3a 时,必要条件和充分条件相当 0 ρ3a 时,满足必要条件就可行(同时也满足充分条件) 0 ρ3a 时

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