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工程材料力学性能复习

时间:2018-02-13


低碳钢拉伸力-伸长曲线拉伸力应力应变曲线(P2、P3) 实验仪器:电子万能试验机材料:片状/棒状 屈服现象:屈服现象是指当应力达到一定值时,应力虽不增加(或者在小范围内 波动) ,而变形却急剧增长的现象。 弹性变形:当外力去除后,能恢复到原来形状或尺寸的变形。本质是金属原子间 结合力抵抗外力的宏观表现。 弹性模量: 产生 100%弹性变形所需的应力。 物理意义: 材料对弹性变形的抗力。 弹性比功:表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 金属材料常见的塑性变形方式:滑移、孪生。 屈服现象:在金属塑性变形的开始阶段,外力不增加、甚至下降的情况下,而变 形继续进行。 加工硬化:随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑 性、韧性有所下降。 缩颈:韧性金属材料在拉伸实验时变形集中于局部区域的特殊现象。 金属材料常用的属性指标为断后伸长率和断面收缩率。 (P22 公式) 屈强比:金属材料屈服强度与抗拉强度的比值。 韧性断裂:金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。 脆性断裂:金属材料断裂前没有产生明显宏观塑性变形的断裂。 韧窝:微孔聚集型断裂的断口上,覆盖着大量显微微坑(塑性断裂主要特征) 拉伸断口三个区域示意图(P25) 穿晶断裂的裂纹穿过晶内,沿晶断裂的裂纹沿晶界扩展。 按照裂纹的途径分类:穿晶断裂(断面较平整)沿晶断裂(成冰糖状) 。 微孔聚集性断裂:沿晶界微孔聚合,沿晶断裂;在晶内微孔聚合,穿晶断裂。 扭转式样的宏观断口分辨(P47) 硬度试验方法:弹性回跳法(肖氏硬度) 、压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏 硬度) 、划痕法(莫氏硬度) 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。 冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速率不同。静拉伸(10e-5~10e-2)冲击 试验(10e2~10e4) 。 冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 夏比冲击弯曲试验标准试样:夏比 U 型缺口试样、夏比 V 型缺口试样。 (缺口不 同,应力集中不同) 低温脆性:当试验温度低于 Tk(韧脆临界转变温度)时,材料由韧性状态变为脆 性状态的现象。 P66 冲击断口形貌示意图 断裂区域:纤维区-放射区-纤维区-剪切唇 裂纹扩展的基本形式:张开(I)型、滑开(II)型、撕开(III)型,其中以张 开型裂纹扩展最危险,最容易引起脆性断裂。 P84 公式牢记 变动载荷:载荷大小甚至或方向均随时间变化的载荷。 P103 平均应力、应力幅、应力比。 P104 对称交变应力、脉动应力、波动应力、不对称交变应力。

疲劳: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,光亮平滑。 疲劳区: 疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域, 有贝纹线, 是由载荷变动引起的。 瞬断区:裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域,一般在疲劳源的对侧。 Δ Kth 是疲劳裂纹不扩展的 Δ K 临界值,称为疲劳裂纹扩展门槛值。 疲劳过程包括疲劳裂纹萌生、裂纹亚稳扩展及最后失稳扩展三个阶段。 疲劳微观裂纹主要方式:表面滑移带开裂;第二相、夹杂物及其界面开裂;晶界 或亚晶界开裂。 P123 疲劳裂纹扩展的两个阶段 金属在循环载荷的作用下,疲劳寿命为 10^2~10^5 次的疲劳断裂称为低周疲劳 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,称为应力腐蚀断裂。产生条件:应力、化学介质、金属材料。 应力腐蚀断裂机理应力腐蚀断裂最基本的机理是滑移溶解理论 (或称钝化膜破坏 理论)和氢脆理论。 应力腐蚀临界应力场强度因子(应力腐蚀门槛值)KIscc:试样在特定化学介质 中部发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子。 氢脆:氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂。常见现象:氢蚀、白 点(发裂) 、氢化物致脆。 P154 页图 磨损三阶段:磨合阶段(跑和期) 、稳定磨损阶段(稳定期) 、剧烈磨损阶段(失 效期) 。了解特征 磨损量表示材料的耐磨性,磨损量越小,耐磨性越高。记忆公式。 接触疲劳:机件两接触面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材料 流失的现象。分为麻点剥落(点蚀) 、浅层剥落和深层剥落。 蠕变:金属在长时间的恒温、恒载荷的作用下缓慢产生塑性变形的现象。 P177 典型蠕变曲线 蠕变三阶段:减速蠕变阶段、恒速蠕变阶段、加速蠕变阶段。 (特点) 蠕变变形机理:位错滑移蠕变、扩散蠕变。 蠕变断裂机理:在三晶粒交汇处形成楔形裂纹、在晶界上形成晶界裂纹 金属材料蠕变断裂断口的宏观特征为 :一是在断口附近产生塑性变形,在变形区 域附近有许多裂纹,使断裂机件表面出现龟裂现象;另一个特征是由于高温氧化, 断口表面往往被一层氧化膜覆盖。 高分子链的近程结构(高分子构型) :高分子链的化学组成、键接方式和立体构 型。 高分子链的远程结构(构象) :一根巨分子长链在空间的排布形象。 P191 图 9-7 P192 图 9-8 银纹: 在拉应力作用下,非晶态聚合物的某些薄弱地区,因应力集中产生局部塑性 变形,结果在其表面和内部会出现闪亮的、细长形的“类裂纹”。 银纹作用: 非晶态聚合物断裂的先兆。 陶瓷晶体以离子键和共价键为主要结合键,

一般为两种或两种以上不同键合的混合形式。 陶瓷材料由晶相、玻璃相和气相组成。 复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。 复合材料分类方法: (1)按增强体分类(2)按基体分类(3)按用途分类


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