材料力学课后习题答案

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材料力学课后习题答案

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3
cos 45o 0 , N 3 0
由对称性可知, CH 0 , N1 N 2 0.5F 0.5 20 10(kN) (2)求 C 点的水平位移与铅垂位移。 A 点的铅垂位移: l1
N1l 10000 N 1000mm 0.476mm EA1 210000 N / mm2 100mm 2 N 2l 10000 N 1000mm 0.476mm EA2 210000 N / mm 2 100mm 2
2 Fl 2 Fl 1 1 d E (d1 d 2 ) u 0 E (d1 d 2 ) d 2 d 1 x 1 2 2l 0
l
l
2 Fl 1 1 d d1 E (d1 d 2 ) d 2 d 1 l 1 2 2 2l
A1 0.25 3.14 12 2 113mm2 ; A2 0.25 3.14 152 177mm2
故: A
1 18117 2 1414 256212 1600 ( ) 1.366(mm) 35000 210000 113 210000 177
2求弹性模量nlea习题2101试证明受轴向拉伸压缩的圆截面杆横截面沿圆周方向的线应变等于直径方向的线应变2一根直径为的圆截面杆在轴向力作用下直径减小了00025mm
[习题 2-2]一打入基地内的木桩如图所示,杆轴单位长度的摩擦力 f=kx**2,试做木桩的后力 图。 解:由题意可得:

l
0
1 fdx F , 有 kl 3 F , k 3F / l 3 3
[习题 2-17] 简单桁架及其受力如图所示,水平杆 BC 的长度 l 保持不变,斜杆 AB 的长度 可随夹角 的变化而改变。 两杆由同一种材料制造, 且材料的许用拉应力和许用压应力相等。 要求两杆内的应力同时达到许用应力,且结构的总重量为最小时,试求: (1)两杆的夹角;

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由平衡方程,解得:
FBy 5KN; M B 13KN m
微分法画弯矩图
( M B 13KN m; M C M C 3KN m; M D 0)
2.根据强度要求确定 b
max WZ 2 bh 2 3 WZ b 6 3 M
弯矩图
M
(+)
x
3.绘制挠曲轴略图并计算wmax, A , B 令 dw 0 得 x l (0 x l ) 2 dx 所以 wmax w x l
2
挠曲轴略图
w
5ql 4 384 EI
x0
(-)
B
ql 3 24 EI
x
由式(3)知 A
max
M max ymax 176MPa IZ
max
M WZ
K
M max yK 132MPa IZ
3
5-5.图示简支梁,由 NO18 工字钢制成,在集度为q的均匀载荷作用下测得横截 4 面C底边的纵向正应变 =3.0 10 ,试计算梁内的最大弯曲正应力,已知刚的弹 FAy FBy 性模量E=200GPa,a=1m。
M yA Wy 6 M yA M zA 6M zA Wz 2b b 2 b (2b) 2
由 max 解得 b 35.6mm 故
h 2b 71.2mm
14
2.截面为圆形,确定d 由分析图及叠加原理可知: 在1,3区边缘某点分别有最大拉应力,最大压应力 其值均为:
I Z I Z 1 2 I Z 2 1.02 104 m4
2.画弯矩图 由平衡方程得 微分法画弯矩图
FCy 10KN; M C 10KN m

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材料力学课后答案材料力学是一门研究材料的结构和性质以及力学行为的学科。

以下是材料力学课后习题的答案。

1. 对于一个材料试验样品的拉伸测试,如何计算应力和应变?答:应力是试样受到的外部力除以其截面积,应变是试样的长度变化除以其原始长度。

2. 当一根钢条受到拉伸力时,它的截面积会变大还是变小?为什么?答:当钢条受到拉伸力时,它的截面积会减小。

这是因为外部力导致钢条内部发生塑性变形,使其截面积减小。

3. 什么是杨氏模量?如何计算?答:杨氏模量是表征材料在受到应力时的变形能力的物理量。

它可以通过应力与应变之间的比率来计算,即杨氏模量=应力/应变。

4. 什么是泊松比?如何计算?答:泊松比是一个无量纲的物理量,它描述了材料在拉伸或压缩时的横向收缩量与纵向伸长量之间的比例关系。

它可以通过横向应变与纵向应变之间的比率来计算,即泊松比=横向应变/纵向应变。

5. 什么是屈服强度?如何确定屈服强度?答:屈服强度是材料在受到应力时开始产生塑性变形的应力值。

它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定,屈服强度对应于曲线上的屈服点。

6. 材料的断裂强度是什么?如何计算?答:材料的断裂强度是指材料在受到拉伸或压缩的最大应力值。

它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定,断裂强度对应于曲线上的断裂点。

7. 什么是韧性?如何评价材料的韧性?答:韧性是材料在受力过程中吸收能量的能力。

可以通过材料的断裂能量来评价韧性,断裂能量是在材料断裂前吸收的总能量。

8. 什么是冷加工和热加工?它们对材料性能有何影响?答:冷加工是在室温下对材料进行塑性变形,而热加工是在高温下对材料进行塑性变形。

冷加工会使材料变硬和脆化,而热加工则会使材料变软和韧性增加。

以上是材料力学课后习题的答案,希望对你的学习有所帮助。

如果有任何疑问,请随时向我提问。

材料力学课后标准答案

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6-12薄壁钢圆筒受到内压 ,内径 ,壁厚 ,计算筒中主应力。若最大主应力限制为 ,则在筒的两端可加多大的扭矩。
解:取轴向长为 的管分析:微元 上,作用力为
向分量 ,积分得
则: ,而
则:
题6-12图题6-13图
6-13长输水管受内压 ,管的内径为 , , ,用第四强度理论计算壁厚。(提示:可设管的轴向应变为零。)
解: ,数据代入,得:

所以
现已知
,

题6-5图
题6-6图题6-7图
6-6图示简支梁为 工字梁, , 。 点所在截面在集中力 的左侧,且无限接近 力作用的截面。试求: 点在指定斜截面上的应力; 点的主应力及主平面位置(用单元体表示)。
解: 所处截面上弯矩、剪力:

查型钢表后, 点以下表面对中性轴静矩:

同理,积分得
所以, 处转角为 ,为顺时针方向; 处挠度为 ,为竖直向下。
8-6试求图示各刚架 点的竖直位移,已知刚架各杆的 相等。
解: 段: ; 段上
由卡氏定理, 处的竖直位移
分段带入后面积分:
为正值,则与 同向,竖直向下
分析可知, 处已经作用有竖直方向的力,为了能利用卡氏定理解题, 处和竖杆中间处的 分别为
(压), (拉)
进而求得 (拉),由
求得:
8-3计算图示各杆件结构的变形能。
题8-3图
解: 首先求解 处的约束反力为
弯矩方程为:

分段积分:
解: 以逆时针方向为正,
,积分得
8-4试求图示各梁的 点的挠度的转角。
题8-4图
解: 以 点为 轴起点,结构的弯矩方程为:
则:

撤去 和 ,在 处作用逆时针向

材料力学完整课后习题答案

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习题2-2一打入基地内的木桩如图所示,杆轴单位长度的摩擦力fkx2,试做木桩的后力图。

解:由题意可得:l 1 0 fdx F 有kl 3 F k 3F / l 3 3 l FN x1 3Fx 2 / l 3dx F x1 / l 3 0习题2-3 石砌桥墩的墩身高l 10m ,其横截面面尺寸如图所示。

荷载 F 1000kN ,材料的密度2.35kg / m 3 ,试求墩身底部横截面上的压应力。

解:墩身底面的轴力为:N F G F Alg 2-3 图1000 3 2 3.14 12 10 2.35 9.8 3104.942kN 墩身底面积: A 3 2 3.14 12 9.14m 2 因为墩为轴向压缩构件,所以其底面上的正应力均匀分布。

N 3104.942kN 339.71kPa 0.34MPa A 9.14m 2习题2-7 图示圆锥形杆受轴向拉力作用,试求杆的伸长。

2-7 图解:取长度为dx 截离体(微元体)。

则微元体的伸长量为:Fdx l F F l dx d l ,l dx EA x 0 EA x E 0 A x r r1 x r r d d1 d ,r 2 1 x r1 2 x 1 ,r2 r1 l l 2l 2 d d1 d d1 d d1 2 d d A x 2 x 1 u2 ,d 2 x 1 du 2 dx 2l 2 2l 2 2l 2l 2l dx d d 2l du dx du ,2 2 1 du 2 d 2 d1 A x u d1 d 2 u l F F l dx 2 Fl l du 因此,l dx 0 u 2 0 EA x E 0 A x E d1 d 2 l 2 Fl 1 l 2 Fl 1 u E d d d d E d1 d 2 0 2 2 d 1 1 x 1 2l 2 0 2 Fl 1 1 E d1 d 2 d 2 d 1 dd1 l 1 2l 2 2 2 Fl 2 2 4 Fl E d1 d 2 d 2 d1 Ed 1 d 2习题2-10 受轴向拉力 F 作用的箱形薄壁杆如图所示。

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材料力学课后习题答案1. 弹性力学。

1.1 问题描述,一根钢丝的弹性模量为200GPa,其截面积为0.01m²。

现在对这根钢丝施加一个拉力,使其产生弹性变形。

如果拉力为2000N,求钢丝的弹性变形量。

解答:根据胡克定律,弹性变形量与拉力成正比,与材料的弹性模量和截面积成反比。

弹性变形量可以用以下公式计算:$$。

\delta = \frac{F}{AE}。

$$。

其中,$\delta$表示弹性变形量,F表示拉力,A表示截面积,E表示弹性模量。

代入已知数据,可得:$$。

\delta = \frac{2000N}{0.01m² \times 200GPa} = 0.001m。

$$。

所以,钢丝的弹性变形量为0.001m。

1.2 问题描述,一根长为1m,截面积为$10mm^2$的钢棒,两端受到拉力为1000N的作用。

求钢棒的伸长量。

解答:根据胡克定律,钢棒的伸长量可以用以下公式计算:$$。

\delta = \frac{F \cdot L}{AE}。

$$。

其中,$\delta$表示伸长量,F表示拉力,L表示长度,A表示截面积,E表示弹性模量。

代入已知数据,可得:$$。

\delta = \frac{1000N \times 1m}{10mm² \times 200GPa} = 0.005m。

$$。

所以,钢棒的伸长量为0.005m。

2. 塑性力学。

2.1 问题描述,一块金属材料的屈服强度为300MPa,现在对其施加一个拉力,使其产生塑性变形。

如果拉力为500MPa,求金属材料的塑性变形量。

解答:塑性变形量与拉力成正比,与材料的屈服强度无关。

塑性变形量可以用以下公式计算:$$。

\delta = \frac{F}{A}。

$$。

其中,$\delta$表示塑性变形量,F表示拉力,A表示截面积。

代入已知数据,可得:$$。

\delta = \frac{500MPa}{300MPa} = 1.67。

(完整版)材料力学课后习题答案

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8-1 试求图示各杆的轴力,并指出轴力的最大值。

(2) 取1-1(3) 取2-2(4) 轴力最大值: (b)(1) 求固定端的约束反力; (2) 取1-1(3) 取2-2(4) (c)(1) 用截面法求内力,取1-1、2-2、3-3截面;(2) 取1-1(3) 取2-2 (4) 取3-3截面的右段;(5) 轴力最大值: (d)(1) 用截面法求内力,取1-1、(2) 取1-1(2) 取2-2(5) 轴力最大值: 8-2 试画出8-1解:(a) (b) (c) (d) 8-5与BC 段的直径分别为(c) (d)F RN 2F N 3 F N 1F F Fd 1=20 mm 和d 2=30 mm ,如欲使AB 与BC 段横截面上的正应力相同,试求载荷F 2之值。

解:(1) 用截面法求出(2) 求1-1、2-28-6 题8-5段的直径d 1=40 mm ,如欲使AB 与BC 段横截面上的正应力相同,试求BC 段的直径。

解:(1)用截面法求出1-1、2-2截面的轴力;(2) 求1-1、2-2截面的正应力,利用正应力相同;8-7 图示木杆,承受轴向载荷F =10 kN 作用,杆的横截面面积A =1000 mm 2,粘接面的方位角θ= 450,试计算该截面上的正应力与切应力,并画出应力的方向。

解:(1) (2) 8-14 2=20 mm ,两杆F =80 kN 作用,试校核桁架的强度。

解:(1) 对节点A(2) 列平衡方程 解得: (2) 8-15 图示桁架,杆1A 处承受铅直方向的载荷F 作用,F =50 kN ,钢的许用应力[σS ] =160 MPa ,木的许用应力[σW ] =10 MPa 。

解:(1) 对节点A (2) 84 mm 。

8-16 题8-14解:(1) 由8-14得到的关系;(2) 取[F ]=97.1 kN 。

8-18 图示阶梯形杆A 2=100 mm 2,E =200GPa ,试计算杆AC 的轴向变形 解:(1) (2) AC 8-22 图示桁架,杆1与杆2的横截面面积与材料均相同,在节点A 处承受载荷F 作用。

完整版材料力学性能课后习题答案整理

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材料力学性能课后习题答案第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。

1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2.滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。

3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。

5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。

脆性:指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b的台阶。

8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。

沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。

11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变2、说明下列力学性能指标的意义。

答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 P15 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标?答:主要决定于原子本性和晶格类型。

合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小,但是不改变金属原子的本性和晶格类型。

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材料力学课后习题答案欢迎大家来到,本人搜集整理了材料力学课后习题答案供大家查阅,希望大家喜欢。

1、解释下列名词。

1弹性比功:金属材料吸收弹性变形功的能力,一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2.滞弹性:金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象。

3.循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。

5.解理刻面:这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6.塑性:金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。

韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成1个高度为b的台阶。

8.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的1种标志。

9.解理面:是金属材料在一定条件下,当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。

沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数是脆性断裂。

11.韧脆转变:具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性:理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时,可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。

弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等决定金属屈服强度的因素有哪些?答:内在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。

外在因素:温度、应变速率和应力状态。

2、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险?答:韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有1个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显征兆,因而危害性很大。

3、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂,为什么断裂性质完全不同?答:剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离,一般是韧性断裂,而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂,解理断裂通常是脆性断裂。

4、何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些?答:宏观断口呈杯锥形,由纤维区、放射区和剪切唇3个区域组成,即所谓的断口特征三要素。

上述断口三区域的形态、大小和相对位置,因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。

5、论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路,推导格雷菲斯方程,并指出该理论的局限性。

答:只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。

第二章金属在其他静载荷下的力学性能一、解释下列名词:(1)应力状态软性系数材料或工件所承受的最大切应力τmax和最大正12应力σmax比值,即: max(2)缺口效应绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体,往往存在截面的急剧变化,如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等,这种截面变化的部分可视为“缺口”,由于缺口的存在,在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化,产生所谓的缺口效应。

(3)缺口敏感度缺口试样的抗拉强度σbn的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值,称为缺口敏感度,即:(4)布氏硬度用钢球或硬质合金球作为压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度(5)洛氏硬度采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头,以测量压痕深度所表示的硬度(6)维氏硬度以两相对面夹角为136。

的金刚石四棱锥作压头,采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。

(7)努氏硬度采用2个对面角不等的四棱锥金刚石压头,由试验力除以压痕投影面积得到的硬度。

(8)肖氏硬度采动载荷试验法,根据重锤回跳高度表证的金属硬度。

(9)里氏硬度采动载荷试验法,根据重锤回跳速度表证的金属硬度。

二、说明下列力学性能指标的意义(1)σbc材料的抗压强度(2)σbb材料的抗弯强度(3)τs材料的扭转屈服点(4)τb材料的抗扭强度(5)σbn材料的抗拉强度(6)NSR材料的缺口敏感度(7)HBW压头为硬质合金球的材料的布氏硬度(8)HRA材料的洛氏硬度(9)HRB材料的洛氏硬度(10)HRC材料的洛氏硬度(11)HV材料的维氏硬度在弹性状态下的应力分布:薄板:在缺口根部处于单向拉应力状态,在板中心部位处于两向拉伸平面应力状态。

厚板:在缺口根部处于两向拉应力状态,缺口内侧处三向拉伸平面应变状态。

无论脆性材料或塑性材料,都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆性倾向,降低了机件的使用安全性。

为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向,必须采用缺口试样进行静载力学性能试验。

八.今有如下零件和材料需要测定硬度,试说明选择何种硬度实验方法为宜。

(1)渗碳层的硬度分布;(2)淬火钢;(3)灰铸铁;(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体;(5)仪表小黄铜齿轮;(6)龙门刨床导轨;(7)渗氮层;(8)高速钢刀具;(9)退火态低碳钢;(10)硬质合金。

(1)渗碳层的硬度分布---- HK或-显微HV(2)淬火钢-----HRC(3)灰铸铁-----HB(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体-----显微HV 或者HK(5)仪表小黄铜齿轮-----HV(6)龙门刨床导轨-----HS(肖氏硬度)或HL(里氏硬度)(7)渗氮层-----HV(8)高速钢刀具-----HRC(9)退火态低碳钢-----HB(10)硬质合金----- HRA第三章金属在冲击载荷下的力学性能冲击韧性:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。

【P57】冲击韧度: :U形缺口冲击吸收功 AKU 除以冲击试样缺口底部截面积所得之商,称为冲击韧度,αku=Aku/S (J/cm2), 反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用aKU表示。

P57注释/P67 冲击吸收功: 缺口试样冲击弯曲试验中,摆锤冲断试样失去的位能为mgH1-mgH2。

此即为试样变形和断裂所消耗的功,称为冲击吸收功,以AK表示,单位为J。

P57/P67低温脆性:体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金,特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体-珠光体钢),在试验温度低于某一温度tk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,这就是低温脆性。

韧性温度储备:材料使用温度和韧脆转变温度的差值,保证材料的低温服役行为。

二、 (1) AK:冲击吸收功。

含义见上面。

冲击吸收功不能真正代表材料的韧脆程度,但由于它们对材料内部组织变化十分敏感,而且冲击弯曲试验方法简便易行,被广泛采用。

AKV (CVN):V型缺口试样冲击吸收功.AKU:U型缺口冲击吸收功.(2)FATT50:通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为tk,并记为50%FATT,或FATT50%,t50。

(或:结晶区占整个断口面积50%是的温度定义的韧脆转变温度.(3)NDT: 以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度,称为无塑性或零塑性转变温度。

(4)FTE: 以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义tk,记为FTE(5)FTP: 以高阶能对应的温度为tk,记为FTP四、试说明低温脆性的物理本质及其影响因素低温脆性的物理本质:宏观上对于那些有低温脆性现象的材料,它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加,而断裂强度随温度的降低而变化不大。

当温度降低到某一温度时,屈服强度增大到高于断裂强度时,在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大,因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了,材料显示脆性。

从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关,当温度降低时,位错运动阻力增大,原子热激活能力下降,因此材料屈服强度增加。

影响材料低温脆性的因素有(P63,P73):1.晶体结构:对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高,材料脆性断裂趋势明显,塑性差。

2.化学成分:能够使材料硬度,强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差,材料脆性提高。

3.显微组织:①晶粒大小,细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。

因为晶界是裂纹扩展的阻力,晶粒细小,晶界总面积增加,晶界处塞积的位错数减少,有利于降低应力集中;同时晶界上杂质浓度减少,避免产生沿晶脆性断裂。

②金相组织:较低强度水平时强度相等而组织不同的钢,冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳,贝氏体回火组织次之,片状珠光体组织最差。

钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响,当其尺寸增大时均使材料韧性下降,韧脆转变温度升高。

五. 试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。

焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷,增加裂纹敏感度,增加材料的脆性,容易发生脆性断裂。

七. 试从宏观上和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度,而另外一些材料则没有?宏观上,体心立方中、低强度结构钢随温度的降低冲击功急剧下降,具有明显的韧脆转变温度。

而高强度结构钢在很宽的温度范围内,冲击功都很低,没有明显的韧脆转变温度。

面心立方金属及其合金一般没有韧脆转变现象。

微观上,体心立方金属中位错运动的阻力对温度变化非常敏感,位错运动阻力随温度下降而增加,在低温下,该材料处于脆性状态。

而面心立方金属因位错宽度比较大,对温度不敏感,故一般不显示低温脆性。

体心立方金属的低温脆性还可能与迟屈服现象有关,对低碳钢施加一高速到高于屈服强度时,材料并不立即产生屈服,而需要经过一段孕育期(称为迟屈时间)才开始塑性变形,这种现象称为迟屈服现象。

由于材料在孕育期中只产生弹性变形,没有塑性变形消耗能量,所以有利于裂纹扩展,往往表现为脆性破坏。

第四章金属的断裂韧度2.名词解释低应力脆断: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。

张开型(?型)裂纹:拉应力垂直作用于裂纹扩展面,裂纹沿作用力方向张开,沿裂纹面扩展的裂纹。

应力场强度因子K? :在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外,尚与强度因子K?有关,对于某一确定的点,其应力分量由K?确定, K?越大,则应力场各点应力分量也越大,这样K?即可表示应力场的强弱程度,称K?为应力场强度因子。

“I”表示I型裂纹。

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