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1、材料力學(xué)性能課后答案材料力學(xué)性能課后答案(整理版整理版)1、解釋下列名詞。1彈性比功彈性比功:金屬材料吸收彈性變形功的能力,一般用金屬開始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功表示。2滯彈性滯彈性:金屬材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后,隨時間延長產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象稱為滯彈性,也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。3循環(huán)韌性循環(huán)韌性:金屬材料在交變載荷下吸收不可逆變形功的能力稱為循環(huán)韌性。4包申格效應(yīng)包申格效應(yīng):金屬材料經(jīng)過預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性
2、變形,卸載后再同向加載,規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加;反向加載,規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象。5解理刻面:這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為解理刻面。6塑性:金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久(塑性)變形的能力。韌性:指金屬材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。7.解理臺階:當(dāng)解理裂紋與螺型位錯相遇時,便形成一個高度為b的臺階。8.河流花樣:解理臺階沿裂紋前端滑動而相互匯合同號臺階相互匯合長大當(dāng)匯合臺階高度足夠大時便成為河流花樣。是解理臺階的一種標(biāo)
3、志。9.解理面:是金屬材料在一定條件下,當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后,以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂,因與大理石斷裂類似,故稱此種晶體學(xué)平面為解理面。10.穿晶斷裂穿晶斷裂:穿晶斷裂的裂紋穿過晶內(nèi),可以是韌性斷裂,也可以是脆性斷裂。沿晶斷裂沿晶斷裂:裂紋沿晶界擴展,多數(shù)是脆性斷裂。11.韌脆轉(zhuǎn)變韌脆轉(zhuǎn)變:具有一定韌性的金屬材料當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟赛c時,沖擊吸收功明顯下降,斷裂方式由原來的韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔?,這種現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變12.
4、彈性不完整性:理想的彈性體是不存在的,多數(shù)工程材料彈性變形時,可能出現(xiàn)加載線與卸載線不重合、應(yīng)變滯后于應(yīng)力變化等現(xiàn)象稱之為彈性不完整性。彈性不完整性現(xiàn)象包括包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)韌性等決定金屬屈服強度的因素有哪些?答:內(nèi)在因素:金屬本性及晶格類型、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)元素、第二相。外在因素:溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)。2、試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂最危險?答:韌性斷裂是金屬材料斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形
5、的斷裂,這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程,在裂紋擴展過程中不斷地消耗能量;而脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂,斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形,沒有明顯征兆,因而危害性很大。3、剪切斷裂與解理斷裂都是穿晶斷裂,為什么斷裂性質(zhì)完全不同?答:剪切斷裂是在切應(yīng)力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離,一般是韌性斷裂,而解理斷裂是在正應(yīng)力作用以極快的速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂,解理斷裂通常是脆性斷裂。4、何謂拉伸斷口三要素?影響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些
6、?答:宏觀斷口呈杯錐形,由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成,即所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對位置,因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化。5、論述格雷菲斯裂紋理論分析問題的思路,推導(dǎo)格雷菲斯方程,并指出該理論的局限性。單,應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)較硬。壓縮應(yīng)力狀態(tài)軟,一般都能產(chǎn)生塑性變形,試樣常沿與軸線呈45方向產(chǎn)生斷裂,具有切斷特征。脆性材料,以觀察脆性材料在韌性狀態(tài)下所表現(xiàn)的力學(xué)
7、行為。彎曲彎曲試樣形狀簡單,操作方便;不存在拉伸試驗時試樣軸線與力偏斜問題,沒有附加應(yīng)力影響試驗結(jié)果,可用試樣彎曲撓度顯示材料的塑性;彎曲試樣表面應(yīng)力最大,可靈敏地反映材料表面缺陷。測定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低塑性材料的強度和顯示塑性的差別。也常用于比較和鑒別滲碳和表面淬火等化學(xué)熱處理機件的質(zhì)量和性能。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8,比拉伸時大,易于顯示金屬的塑性行為;試樣在整個長度上的塑性變形時均勻,沒有緊縮現(xiàn)象,能實
8、現(xiàn)大塑性變形量下的試驗;較能敏感地反映出金屬表面缺陷和及表面硬化層的性能;試樣所承受的最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力大體相等用來研究金屬在熱加工條件下的流變性能和斷裂性能,評定材料的熱壓力加工型,并未確定生產(chǎn)條件下的熱加工工藝參數(shù)提供依據(jù);研究或檢驗熱處理工件的表面質(zhì)量和各種表面強化工藝的效果。五、缺口試樣拉伸時的應(yīng)力分布有何特點?在彈性狀態(tài)下的應(yīng)力分布:薄板:在缺口根部處于單向拉應(yīng)力狀態(tài),在板中心部位處于兩向拉伸平面應(yīng)力狀態(tài)。厚板:在缺口根部
9、處于兩向拉應(yīng)力狀態(tài),缺口內(nèi)側(cè)處三向拉伸平面應(yīng)變狀態(tài)。無論脆性材料或塑性材料,都因機件上的缺口造成兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中而產(chǎn)生脆性傾向,降低了機件的使用安全性。為了評定不同金屬材料的缺口變脆傾向,必須采用缺口試樣進(jìn)行靜載力學(xué)性能試驗。八.今有如下零件和材料需要測定硬度,試說明選擇何種硬度實驗方法為宜。(1)滲碳層的硬度分布;(2)淬火鋼;(3)灰鑄鐵;(4)鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體;(5)儀表小黃銅齒輪;(6)龍門刨床導(dǎo)軌;
10、(7)滲氮層;(8)高速鋼刀具;(9)退火態(tài)低碳鋼;(10)硬質(zhì)合金。(1)滲碳層的硬度分布HK或顯微HV(2)淬火鋼HRC(3)灰鑄鐵HB(4)鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體顯微HV或者HK(5)儀表小黃銅齒輪HV(6)龍門刨床導(dǎo)軌HS(肖氏硬度)或HL(里氏硬度)(7)滲氮層HV(8)高速鋼刀具HRC(9)退火態(tài)低碳鋼HB(10)硬質(zhì)合金HRA第三章金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能沖擊韌性:材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能
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