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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、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，30CrMnSi，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，确定裂纹断裂韧度KIC是否休要修正因为σ/σ0.2=900/1200=0.750.7，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)=2.21(mm)比较K1与KIc：因为K1=168.13（MPa*m1/2）KIc=115（MPa*m1/2）所以：K1KIc，裂纹会失稳扩展,所以该件不安全。17.有一轴件平行轴向工作应力150MPa，使用中发现横向疲劳脆性正断，断口分析表明有25mm深度的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定θ=1，测试材料的σ0.2=720MPa，试估算材料的断裂韧度KIC为多少？解：因为σ/σ0.2=150/720=0.2080.7，所以裂纹断裂韧度KIC不需要修正对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：KIC=Yσcac1/2对于表面半椭圆裂纹，所以，=46.229（MPa*m1/23、试述低应力脆断的原因及防止方法?答：低应力脆断的原因：在材料的生产、机件的加工和使用过程中产生不可避免的宏观裂纹，从而使机件在低于屈服应力的情况发生断裂。预防措施：将断裂判据用于机件的设计上，在给定裂纹尺寸的情况下，确定机件允许的最大工作应力，或者当机件的工作应力确定后，根据断裂判据确定机件不发生脆性断裂时所允许的最大裂纹尺寸。4试述K判据的意义及用途。答：K判据解决了经典的强度理论不能解决存在宏观裂纹为什么会产生低应力脆断的原因。K判据将材料断裂韧度同机件的工作应力及裂纹尺寸的关系定量地联系起来，可直接用于设计计算，估算裂纹体的最大承载能力、允许的裂纹最大尺寸，以及用于正确选择机件材料、优化工艺等。KI称为I型裂纹的应力场强度因子，它是衡量裂纹顶端应力场强烈程度的函数，决定于应力水平、裂纹尺寸和形状。KC平面应力断裂韧度（薄板受力状态）KIC平面应变断裂韧度（厚板受力状态5试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程答：典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域—疲劳源、疲劳区及瞬断区。1）疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地，疲劳源区的光亮度最大，因为这里在整个裂纹亚稳扩展过程中断面不断摩擦挤压，故显示光亮平滑，另疲劳源的贝纹线细小。（2）疲劳区的疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域，是判断疲劳断裂的重要特征证据。特征是：断口比较光滑并分布有贝纹线。断口光滑是疲劳源区域的延续，但其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱。贝纹线是由载荷变动引起的，如机器运转时的开动与停歇，偶然过载引起的载荷变动，使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹。（3）瞬断区是裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域。其断口比疲劳区粗糙，脆性材料为结晶状断口，韧性材料为纤维状断口。试述金属表面强化对疲劳强度的影响。答：表面强化处理可在机件表面产生有利的残余压应力，同时还能提高机件表面的强度和硬度。这两方面的作用都能提高疲劳强度。表面强化方法，通常有表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等。（1）表面喷丸及滚压喷丸是用压缩空气将坚硬的小弹丸高速喷打向机件表面，使机件表面产生局部形变硬化；同时因塑变层周围的弹性约束，又在塑变层内产生残余压应力。表面滚压和喷丸的作用相似，只是其压应力层深度较大，很适于大工件；而且表面粗糙度低，强化效果更好。（2）表面热处理及化学热处理他们除能使机件获得表硬心韧的综合力学性能外，还可以利用表面组织相变及组织应力、热应力变化，使机件表面层获得高强度和残余压应力，更有效地提高机件疲劳强度和疲劳寿命。应力腐蚀：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象。P138问题：从你提供的情况来看，属于高应力快速疲劳断裂，存在下列问题：140B钢抗拉强度为1200MPa，搞得太高，太脆，若要承受拉应力650MPa。材料选错。2.若要承受拉应力650MPa，就算有抗拉强度为1200MPa的材料，安全系数也不够，按规定安全系数应为2.5到3--称为拉伸强度安全系数。螺纹根部有应力集中，就更不够。3.材料太脆加上安全系数太小肯定要断裂。措施：1.考虑到疲劳因素，承受拉应力650MPa太高，应增加螺栓数量2--3倍；2.应选择韧性较好的材料，可用35CrMo或40Cr调质；3.加工螺纹时，根部要按标准留有底槽半径，并注意光洁度；4.有条件者螺纹表面氮化。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，使表面材料逐渐流失、造成表面损伤的现象。试述粘着磨损产生的条件、机理及其防止措施？条件：在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小时发生的。机理：摩擦副实际表面上总存在局部凸起，当摩擦副双方接触时，即使施加较小载荷，在真实接触面上的局部应力就足以引起塑性变形。倘若接触面上洁净而未受到腐蚀，则局部塑性变形会使两个接触面的原子彼此十分接近而产生强烈粘着。（实际上就是原子间的键合作用）随后在继续滑动时，粘着点被剪断并转移到一方金属表面，然后脱落下来便形成磨屑，一个粘着点剪断了，又在新的地方产生粘着，随后也被剪断、转移，如此粘着à剪断à转移à再粘着循环不已，就构成了粘着磨损过程。防止措施：（1）注意摩擦副配对材料的选择（2）采用表面化学热处理改变材料表面状态（3）控制摩擦滑动速度和接触压应力是比较三类磨粒磨损的异同，并讨论加工硬化对它们的影响？解：根据磨粒磨损所受应力不同，磨粒磨损可以分为凿削式磨粒磨损、高应力碾碎磨粒磨损和低应力擦伤性磨粒磨损。在凿削式磨粒磨损时，从材料表面上凿削下大颗粒金属，摩擦面有较深沟槽。若磨粒与摩擦面接触处的最大压应力超过磨粒的破坏强度，则磨粒不断被碾碎，并产生高应力碾碎性磨损。此时，一般金属材料被拉伤，韧性金属产生塑性变形或疲劳，脆性金属则形成碎裂或剥落。当作用于磨粒上的应力不超过其破坏强度时，产生低应力擦伤性磨粒磨损。此时，摩擦表面仅产生轻微擦伤。加工硬化对金属材料抗磨粒磨损能力的影响，因磨损类型不同而异。在低应力擦伤性磨粒磨损时，加工硬化对材料的耐磨性没有影响，这是由于磨粒或硬的凸起部分切削金属时，局部区域产生急剧加工硬化，比预先加工硬化要剧烈得多所致。但在高应力碾碎性磨粒磨损时，加工硬化能显著提高耐磨性，因为此时磨损过程不同于低应力下的情况，表面金属材料主要是通过疲劳破坏而不是切削作用去除的。