材料工程课后习题

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1、包申格效应：指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长量降低的想象 1、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。2.韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂更加危险？ 韧性断裂：是

2、断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂 特征： 断裂面一般平行于最大切应力与主应力成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与材料韧断性能有关。 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： 断裂面与正应力垂直，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。3、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸

3、断口的性态的因素有哪些？ 答：三要素：纤维区，放射区，剪切唇。影响因素：此3个区域的形态，大小和相对位置，因试样形状，尺寸和金属材料的性能以及实验唯独，加载速度和受力状态不同而法神变化，一般来说，材料强度提高，塑性降低，则放射区比例增大，试样尺寸加大，放射区明显增大，而纤维区变化不大4、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定？     答案：缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb，Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属

4、、陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。 四、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验?     答案：缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现出不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势。     缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。  缺

5、口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。5低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料的韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显降低，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状。冲击韧度—材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。6现需检验一下材料的冲击韧性，问哪些材料要开缺口？哪些材料不要开缺口？ W18Cr4V ,  Cr12MoV , 3Cr2W8V  ,  40CrNiMo ,  30CrMnSi ,  20CrMnTi  ,铸铁 需要开缺口的试样：40CrNiMo ，30

6、CrMnSi ，20CrMnTi 不需要开缺口的试样：W18Cr4V ，Cr12MoV ，3Cr2W8V ，铸铁 7试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。 答：因为焊接接口之间会存在裂纹、气孔，而且连接体之间不是同一种材料，导致焊口脆性大，同时焊接时钢铁内部发生了组织变化，但铆接就不一样了，它的抗拉能力很强，不易发生脆性断裂；发生脆性破坏主要是因为抗弯能力小啊。因为焊接船 连接靠电焊，焊口脆性大，比如一般用的 工具 断裂一般就是焊口那，一个道理，根本原因还是 焊接的时候钢铁内部发生了组织变化。铆接的就不一样了，也

7、就是靠铆钉、螺栓来连接，它们的抗拉能力是很强的，而且有缓冲，中间有间隙。8.低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件 ，中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂应力场强度因子：反映裂纹尖端附近区域应力场强度的物理量，用Kt表示 16.有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹，若在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性区宽度R0，并判断该件是否安全？ 解：由题意知穿透裂纹受到的应力为ζ=900MPa 根据σ/σ0.2的值，确定裂纹断裂

8、韧度KIC是否休要修正  因为σ/σ0.2=900/1200=0.75>0.7，所以裂纹断裂韧度KIC需要修正 对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：                          =  （MPa*m1/2） 塑性区宽度为：                 =0.004417937(m)= 2