《工程材料力学性能》考试复习题.doc

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1、名词解释1，循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力应力状态软性系数材料最大切应力与最大正应力的比值，记为α。：2，缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。3，缺口敏感度：金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。4，冲击吸收功：冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功5，过载损伤界：抗疲劳过载损伤的能力用过载损伤界表示。6，应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏7，氢蚀：由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导8，金属脆化。

2、氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。微观断口上晶界明显加宽，呈沿晶断裂。9，磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，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。10，耐磨性：机件表面相互接触并产生相对运动，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。论述1，影响屈服强度的因素：①内因：a金属本性及晶格类型b晶粒大小和亚结构c溶质元素d第二相②外因：a温度b应变速率c应力状态2，影响韧脆转变的因素：①冶金因素：a晶体结构，体心立方金属及其合金存在低温脆性。b化学成分,1）间隙溶质元素↑→韧脆

3、转变温度↑2置换型溶质元素一般也能提高韧脆转变温度，但Ni和一定量Mn例外。3杂质元素S、P、As、Sn、Sb等使钢的韧性下降c晶粒大小，细化晶粒提高韧性的原因有：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。d纤维组织1） 对低强度钢：按tk由高到低的顺序：珠光体→上贝氏体→铁素体→下贝氏体→回火马氏体2） 对中碳合金钢且强度相同，tk：下贝氏体＜回火马氏体；贝氏体马氏体混合组织＞回火马氏体3） 低碳合金钢的韧性：贝氏体马氏体混合组织＞单一马氏体或单一贝氏体4） 马氏体钢的

4、韧性：奥氏体的存在将显著改善韧性钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的韧性有重要影响，影响的程度与第二相质点的大小、形状、分布、第二相的性质及其与基体的结合力等性质有关。3，影响韧度断裂的因素：①内因：a化学成分：细化晶粒的元素→强度↑、塑性↑→KIC↑；强烈固溶强化的元素→塑性↓→KIC↓；形成金属间化合物并呈第二相析出的元素→塑性↓→KIC↓；b基体相结构和晶粒大小的影响：基体相结构易于产生塑性变形→KIC↑，如对钢铁材料：面心立方的KIC高于体心立方的KIC。晶粒大小对KIC的影响与对常规力学性能的影响不同，一般，晶粒细化→KIC↑，但某些情况下，粗

5、晶粒的KIC反而较高。c夹杂和第二相的影响非金属夹杂物→KIC↓；脆性第二相的体积分数↑→KIC↓；韧性第二相形态和数量适当时→KIC↑；钢中微量杂质元素(Sb、Sn、As等)→KIC↓d显微组织的影响板条马氏体＞针状马氏体。回火索氏体＞回火托氏体＞回火马氏体下贝氏体＞上贝氏体马氏体组织中存在一定的残余奥氏体→KIC↑②外因：a温度：一般大多数结构钢的断裂韧度随温度降低而下降，但随材料强度增加，KIC随温度变化的趋势趋于缓和。b应变速率：应变速率↑→KIC↓，但当应变速率很大时，形变热量来不及传导，造成绝热状态，导致局部温度升高，KIC又回升。计算题1，

6、有一大型圆筒式容器由高强度钢焊接而成，如图所示。钢板厚度t＝5mm，圆筒内径D＝1500mm；所用材料的σ0.2＝1800MPa，KIC＝62MPaㆍm1/2。焊接后发现焊缝中有纵向半椭圆裂纹，尺寸为2c＝6mm,a＝0.9mm，试问该容器能否在p＝6MPa的压力下正常工作?解：σ=pD/2t=6*1.5/（2*0.005）MPa=900MPa由于σ/σ0.2=900/1800=0.5，所以不需要对KI进行修正σc=（1/Y）*KIC/（a^0.5）Y=1.1（π^0.5）/φ，当a/c=0.9/3=0.3时，查附录得：Φ=1.10，所以Y=π^0.5σ

7、c=[1/（π^0.5）]*[62/(0.0009^0.5)]=1166MPa显然，σc>σ，不会发生爆炸，可以正常工作2，有一高压壳体承受很高的工作压力，其周向工作拉应力σ=1400MPa，采用超高强度钢制造，探伤时有漏检小裂纹，为纵向表面半椭圆(a=1mm,a/c=0.6)。现对材料进行两种不同工艺热处理，一种是淬火高温回火的A工艺，其性能是σ0.2＝1700MPa，KIC＝78MPaㆍm1/2；另一种是淬火中低温回火的B工艺，其性能是σ0.2＝2100MPa，KIC＝47MPaㆍm1/2。从断裂力学角度看，为保证安全应选用哪种工艺为妥？解：对于A工

8、艺的材料：σ/σs=1400/1700=0.82，须修正。以KIC代KIσc=Φ