(12)J积分:J积分的断裂判据就是G判据的延伸,或者是更广义地将线弹性条件下的G延伸到弹塑性断裂时的J,J的表达式或定义类似于G。
(13)J积分的守恒性:小应变条件下,J积分JI与积分路径Γ无关。
即:①积分回路很小时,其包围区域可仅为裂纹尖端,此时J积分仅描述了裂纹尖端聚集的能量,也即该裂纹尖端的应力应变的集中程度,可表征该裂纹的扩展能力,即JI也可看成裂纹扩展的动力;
②积分回路很大时,积分回路可扩展至裂纹尖端屈服区之外而进入完全的线弹性变形区,此时可在完全的线弹性状态下求解该J积分,解决弹塑性变形条件下的裂纹扩展问题。 第五章
(1)应力范围△ζ:在循环应力作用下,最大应力与最小应力之间的差值。 (2)应变范围△ε:在循环应力作用下,最大应变与最小应变之间的差值。 (3)应力幅ζa:在循环应力作用下,最大应力与最小应力之间的差值的一半。 (4)应力幅(△εt/2,△εe/2, △εp/2):
(5)平均应力ζm:在循环应力作用下,最大应力与最小应力之间的和的一半。 (6)应力比r:在循环应力作用下,最小应力与最大应力之间的比值。
(7)疲劳源:是疲劳裂纹萌生的策源地,在断口上,疲劳源一般在机件表面,常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连,因为这里的应力集中会引发疲劳裂纹。
(8)疲劳贝纹线:由载荷变动引起的,如机器运转时的开动和停歇,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。
(9)疲劳条带;是疲劳亚稳扩展的断口特征,它是具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样。 (10)驻留滑移带:在疲劳多次循环后抛光,可发现该滑移带会因已经相当深入而未被抛掉,将成为嵌入材料表面的微小裂纹源,该滑移带被称为“驻留滑移带”。 (11)挤出脊和侵入沟;
(12)△K:疲劳的应力强度因子范围。
(13)da/dN:每循环一次扩展的距离,称为疲劳裂纹扩展速率。 (14)疲劳寿命: (15)过渡寿命;
(16)热疲劳:是由于温度周期变化引起零件或构件的自由膨胀和收缩,而又因这种膨胀和收缩受到约束,产生了交变热应力,由这种交变热应力引起的破坏。
(17)过载损伤:由金属机件偶然经受短期过载,造成疲劳寿命或疲劳极限减小的现象。
第六章
(1)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,则称为应力腐蚀。
(2)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致金属脆化的现象。
(3)白点:当钢中含有过量的氢时,随温度的降低,氢在钢中的溶解度逐渐减小,如果过饱和的未扩散逸出,便聚集在某些缺陷处形成氢分子。此时氢的体积发生急剧膨胀,内压力很大足以将金属局部撕裂,而形成微裂纹。这种微裂纹的断面呈圆形和椭圆形,颜色呈银白色,故称为白点。
(4)氢化物致脆:对于ⅣB或ⅤB族金属(如纯钛、α-钛合金、钒、锆、铌及合金),由于它们与氢有较大的亲和力,极易生成氢化物,使金属脆化。这种脆化称为氢化物致脆。 (5)氢致延滞断裂:高强度钢或α+β钛合金中,含有适量的处于固溶状态的氢(原来存在的或从环境介质中吸收的),在低于屈服强度的应力持续作用下,经过一段孕育期后,在金属内部,特别是在三向拉应力区形成裂纹,裂纹逐步扩展,最后突然发生脆性断裂。这种由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。 第七章
(1)磨损:机械表面相接触并作相对运动时,表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑,使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。 (2)粘着:实际上就是原子间的键合作用。 (3)磨屑:松散的尺寸与形状均不相同的碎屑。
(4)跑合:在稳定磨损阶段前,摩擦副双方表面逐渐被磨平,实际接触面积增大的过程。 (5)咬死:在粘着磨损的过程中,常在较软一方本体内产生剪断,其碎片则转较硬一方的表面上,软方金属在硬方表面逐步积累最终使不同金属的摩擦副滑动成为相同金属间的滑动,故磨损量较大,表面较粗糙,发生卡死的现象。 (6)犁皱:韧性金属材料在磨粒磨损后表面的形貌。 (7)耐磨性:材料抵抗磨损的性能。
(8)接触疲劳:机件两接触而作滚动或滚动加滑动摩擦时,在交变接触压应力长期作用下,材料表面因疲劳损伤,导致局部区域产生小片或小块状金属剥落而使物质损失的现象,又称表面疲劳磨损或疲劳磨损。 第八章
(1)等强温度:晶粒与晶界两者强度相等的温度。 (2)约比温度:表征试验温度与金属熔点之间的比值。
(3)蠕变:金属在长时间的恒温、恒载作用下缓慢产生塑性变形的现象。 (4)稳态蠕变:蠕变速度几乎保持不变的现象。
(5)扩散蠕变:在高温条件下,大量原子和空位定向移动造成的蠕变现象。 (6)持久伸长率:在高温持久试验后,试样断裂后的伸长率。 (7)蠕变脆性:材料在高温下发生蠕变后,塑性下降的现象; (8)松弛稳定性:金属材料抵抗应力松弛的性能。
名词综合:解理断裂;形变硬化;冷脆转变;应力柔性系数;缺口效应;平面应变;过载持久值;过载损伤界;疲劳辉纹;等效裂纹长度;裂纹尖端应力场强度因子;低温脆性;应力腐蚀;粘着磨损;切削磨损;磨粒磨损;高温蠕变。
第二章 作业题
1应力状态软性系数:按“最大切应力理论”计算的最大切应力与按“相当最大正应力理论”计算的最大正应力的比值。
2缺口效应:截面的急剧变化产生缺口,在静载荷作用下,缺口截面上的应力状态将发生变化,产生缺口效应,影响金属材料的力学性能。
3 布氏硬度:用一定直径的硬质合金球做压头,施以一定的试验力,将其压入试样表面,经规定保持时间后卸除,试样表面残留压痕。HBW通过压痕平均直径求得。
4 洛氏硬度:洛氏硬度以测量压痕深度标识材料的硬度。HR=(k-h)/0.002.
二、脆性材料的抗压强度
扭转屈服点
缺口试样的抗拉强度
NSR:缺口敏感度,为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。
HBS:用钢球材料的球压头表示洛氏硬度。 HRC:用金刚石圆锥压头表示的洛氏硬度。
三、试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围 1单向拉伸试验
特点:温度、应力状态和加载速率是确定的,且常用标准的光滑圆柱试样进行试验。 应用范围:一般是用于那些塑性变形抗力与切断强度较低的所谓塑性材料试验。 2压缩试验
特点:单向压缩试验的应力状态系数=2,比拉伸,弯曲,扭转的应力状态都软,拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。
应用范围:拉伸时呈脆性的金属材料的力学性能测定。如果产生明显屈服,还可以测定压缩屈服点。
3弯曲试验
特点:试样形状简单,操作方便,弯曲试样应力分布不均匀,表面最大,中心为零。可较灵敏的反映材料表面缺陷。
应用范围:对于承受弯曲载荷的机件,测定其力学性能。 4扭转试验
特点:1扭转的应力状态软性系数=0.8,比拉伸时大,易于显示金属的塑性行为。2圆柱形试样扭转时,整个长度上塑性变形是均匀的,没有颈缩现象,所以能实现大塑性变形量下的试验。3能较敏感的反映出金属表面缺陷及硬化层的性能。4扭转时试样中的最大正应力与最大切应力在数值上大体相等,而生产上所使用的大部分金属材料的正断强度大于切断强度,所以,扭转试验是测定这些材料切断最可靠的办法。
应用范围:研究金属在热加工条件下的流变性能与断裂性能,评定材料的热压力加工性;研究或检验工件热处理的表面质量和各种表面强化工艺的效果。
四、缺口拉伸时应力分布有何特点 缺口截面上的应力分布是不均匀的,轴向应力在缺口根部最大,随着离开根部的距离增大,应力不断减小,即在根部产生应力集中。
第三章 作业题
冲击韧性:材料在冲击载荷的作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力
低温脆性:在试验温度低于某一温度时,会由韧性状态变为脆性状态, 冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型,断口特征由纤维状变为结晶状
韧脆转变温度:导致低温脆性的转变温度
断裂分析图:表示许用应力、缺陷和温度之间关系的综合图 2、Ak 冲击韧度
NDT 无塑性或零塑性转变温度 试说明低温脆性的物理本质及其影响
3、低温脆性本质是材料屈服强度随温度降低急剧增加。其影响因素包括晶体结构、化学成分、显微组织(晶粒大小、金相组织)等
试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性断裂的原因
4、因为焊接接口之间会从在裂纹,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。
第四章 作业题
1、由宏观裂纹扩展引起。
表示应力场的强弱程度。
裂纹体在受力时,只要满足Ki>=Kic,就会发生脆性断裂。
2、平面应变断裂韧度,表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 平面应力断裂韧度,表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 平面应变断裂韧度,表示材料阻止裂纹失稳扩散时单位面积所消耗的能量。 试述低应力脆断的原因及方法
3、原因:与材料内部一定尺寸的裂纹相关,当裂纹在给定的作用应力下扩展临界尺寸 时,就会突然破坏。
防止方法:添加细化晶粒的合金元素 细化晶粒 形成板条马氏体及
残留奥氏体薄膜增强塑性 温度越低,脆性一般越大,增加应变速率也会降低塑性, 因此要降低应变速率。 试述K判据的意义及用途
4、 裂纹在受力时,只要满足Ki>=Kic,就会发生脆性断裂。它将材料断裂韧度同机件的工作应力和裂纹尺寸的关系定量地联系起来,因此可以直接用于设计计算,如估算裂纹体的最大承载能力、允许的裂纹尺寸,以及用于正确选择机件材料、优化工艺等
有一大型板件,材料的0.2=1200MPa。Kic=115MPa.m.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RO,并判断该件是否安全。
5 、Ki=
=159.5MPa
R=2r=()=6.75m
Ki>Kic,会断,不安全。
第五章 作业题
疲劳断裂:金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下,由于积累损伤而引起的断裂 疲劳源:疲劳裂纹萌生的策源地