金属材料论文

一、疲劳计算

根据计算结果，分析影响构建疲劳寿命的主要因素。

Solution:

1.We can get three conclusions from the picture shown in Figure E14.4.

a.the flaw shape is buried circular plate crack

b.initial flaw size is 0.1 milimeter .

c.critical dimension of fatigue crack is about 1 milimeter .

So a0=0.1mm ac=1mm

a/2c=0.5 a/h=0.75

Look up the curves of Me shown in appendix D

Me=1.1

As Q=Φ2-0.212(σ/σs)2

Calculate Q=2.41

2.Estimate the remaining life of the part

As da/dN=10-11 (Δk)4=10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4

The derivation of expression (1) is

Nc is da/10-11[Me*σ*(3.14*a/Q)1/2]4

Known:

The maximum stress isσ, σ=300Mpa .

Substitute Mc ,a0 ,ac ,and Q into expression (2)

Integrate Nc.

Nc=49 weeks.

As the initiation stage of the flaw is 50 percent of the life of part , the total life time of the part is 49*2=98 .

The above results are some larger ,because we uncondering stress frequency and other factors ,and it will be understood in Figure 1.1

Obviously , σe is larger than 300 Mpa ,because Nc

σ

σ

From the calculation above,it can be found in the process that the influence factors of the fatigue are:

A, stress concentration

B, stress cycle times

C, stress ratio

D, stress amplitude

E, the steel yield strength

二、断裂分析

根据上图40Cr断口金相照片，试分析：

1. 断裂的影响因素主要有哪些？

2. 采用哪一种应力场强度计算理论更合适？为什么？

3. 提高材料断裂韧性的途径主要有哪些？

答：1.断裂的主要影响因素主要有：

1）.材料的组成物质，加工方法，相结构，和构建的韧脆性。

2）.材料所处的环境和受力状况。

3）.材料是否有裂纹，杂志的性质等。

2.应该采用第二强度理论计算，因为受锻件所处环境的影响。

3.提高断裂韧性的途径有：

1）.采用合理的热处理工艺。

2）.尽量细化晶粒。

3）.加入合适的杂质。

4）.控制外加压力。

5）.使锻件生成合适的相结构。

三、综述零件失效分析的基本步骤和方法。

答：

1. 事故调查

现场调查，失效零件的收集，走访当事人和目击者。

2. 资料搜集

收集，审阅设计资料，材料资料，工艺资料，使用资料，维修记录和使

用记录等。

3 .分析研究

失效机械的结构分析

失效件与相关件的相互关系，载荷形式，受力方向的初步确定。

4.失效件的粗视分析

用眼睛或者放大镜观察失效零件，粗略判断是小的类型或性质。

5.失效件的微观分析

用金相显微镜，电子显微镜观察失效零件的外观形貌，分析失效类型，性质和原因

6.失效件的材料成分分析

用光谱仪，能谱仪等，测定失效件材料的化学成分。

7.失效件材料的力学性能检测

用拉伸试验机，弯曲试验机，冲击试验机，硬度计等测定材料的抗拉强度，弯曲强度，冲击韧度，硬度等力学性能。

8.应力分析，测定

用X射线应力测定仪测定应力。

9.失效件的材料组成相的分析

用X射线结构分析仪分析材料的组成相

10.模拟实验（必要时）

在同样工作的情况下进行试验，或在模拟工况下实验。

11.分析结果提交

提出失效性质，失效原因，提出预防措施或建议，提交失效分析报告。附：参考文献

[1] 朱张校，姚可夫。工程材料[M]. 4版，清华大学出版社。

[2] （德）H.米格兰比，材料塑性变性与断裂[M]. 科学出版社。

[3] 余永宁，材料科学基础[M]，高等教育出版社。

[4] 万胜狄，金属塑性成形原理[M]，机械工业出版社。

[5] 束德林，金属力学性能[M]，3版，机械工业出版社。

[6] 同学韩亚磊作业第一题。