材料性能学复习总结

材料性能学课后习题答案（王从曾版）

第一章

1、名词解释

弹性比功We：材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功，又称弹性比能或应变比能。

包申格效应：金属材料经预先加载，产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，弹性极限（屈服极限）增加，反向加载，σe降低的现象。

滞弹性：材料在快速加载或则卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变得性能。

粘弹性：材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机制同时存在的力学行为。表现为应变对应力的响应（或反之）不是瞬时完成，而需要通过一个馳豫过程，但卸载后应变逐渐恢复，不留残余变形。

表现形式：应力松驰：恒定温度和形变作用下，材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。蠕变：恒定应力作用下，试样应变随时间变化的现象。高分子材料当外力去除后，这部分蠕变可缓慢恢复。

伪弹性：在一定温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将由应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅度弹性变形的现象。伪弹性变形量60%左右。工程应用：形状记忆合金

内耗：在非理想弹性条件下，由于应力-应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线，这个封闭回线称为弹性滞后环。存在弹性滞后环的现象说明加载材料时吸收的变形功大于卸载时材料释放的变形功，有一部分加载变形功被材料所吸收。这部分在变形过程中被吸收的功称为材料的内耗，其大小可用回线面积度量。

塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。

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，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。

银纹：高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，其密度低对光线的反射能力很高，看起来呈银色，故称银纹。其内部为有取向的纤维和空洞交织分布。

超塑性：是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现非常大的伸长率而不发生颈缩和断裂的现象。

脆性断裂：材料未经明显的宏观塑性变形而发生的断裂。断口平齐而光亮，且与正应力垂直，断口呈人字或放射花样。

韧性断裂：材料断裂前即断裂过程中产生明显宏观塑性变形的过程。韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，且要消耗大量塑性变形能。其断口用肉眼或放大镜观察时往往呈暗灰色纤维状。纤维状是塑性变形过程中，众多微细裂纹的不断扩展和相互连接造成的，而暗灰色则是纤维断口对光的反射能力很弱所致。

剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。

解理断裂：解理断裂是在正应力作用下由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。

解理台阶：解理断裂的裂纹要跨越若干相互平行的而且位于不同高度的解理面，从而在同一刻面内部出现了解理台阶与和河流花样。

河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动儿相互汇合，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。

韧窝：微孔聚集型断裂的微观断口特征。

10、应变系数K及应变硬化指数n的计算：

F/KN 6 8 10 12 14 σ/(1/ 25π) 24 32 40 48 56

ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5 ε0.2 0.5 0.9 1.5 2.3

由真应力及真应变公式计算得

lgS 4.6 5.8 6.0 6.2 6.4

lge -0.74 -0.39 -0.19 -0.04 0.08

作图可得n=1.48 K=1810000

18、格里菲斯公式的适用范围及其修正：

格里菲斯公式只适用于脆性固体，如玻璃，无机晶体材料，超高强钢等。对于许多工程结构材料，如结构钢，高分子材料等，裂纹尖端会产生较大塑性变形，要消耗大量塑性变形功，因此必须对其进行修正。

第二章

1.名词解释

应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力的比值。（书本38页）

缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化

第一效应：缺口造成应力应变集中

第一效应：缺口改变了缺口前方的应力状态，使平板材料所受的应力由原来的单项拉伸改变为两向或三向拉伸。

第一效应：在有缺口条件下，由于出现了三向应力，试样的屈服应力比单向拉伸时要高，即产生了所谓缺口“强化”现象．缺口使塑性材料得到“强化”。

缺口敏感性：材料因存在缺口造成三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向。

缺口敏感度：缺口式样抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值，记NSR。

布氏硬度：此试验的原理是用一定直径D的硬质合金球为压头，施以一定的试验力F，将其压入试样表面，经规定时间t后卸除试验力，试样表面将残留压痕，布氏硬度值就是试验力F除以压痕球形表面积A。

洛氏硬度：试验测量压痕深度h表示材料的硬度值，压头有两种：圆锥角120°的金刚石圆锥体；一定直径的小淬火钢球或硬质合金球。

维氏硬度：试验原理与布氏硬度相同，也是根据压痕单位面积所承受的试验力计算硬度值。压头：两相对面间夹角为136°的金刚石四棱锥体。

努氏硬度：试验也是一种显微硬度试验方法，与显微维氏硬度相比有两点不同：1>压头形状不同，使用的是两个对面角不等的四角棱锥金刚石。2>硬度值不是试验力除以压痕表面积之值，而是除以压痕投影面积只商值。

肖氏硬度：试验是一种动载荷试验法，其原理是将一定质量的带有金刚石圆头或钢球的重锤，从一定高度落于金属试样表面，根据重锤回跳的高度来表征金属硬度值大小。

第三章

1.名词解释

低温脆性：在试验温度低于某一温度tk时，会有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。

指钢筋的力学性能中由于温度变化而产生的一种规律。

蓝脆：不同种类的钢筋，其强度随温度的变化规律有所不同。对于钢筋混凝土结构常用的普通低碳钢，随着温度的升高，屈服台阶逐渐减小，到300℃时屈服台阶消失。400℃以下时，随温度升高，钢筋的抗拉强度和硬度均比常温略高，但是塑性降低。这种现象称为蓝脆现象。产生蓝脆的原因是碳和氮间隙原子的形变时效。在150～350℃温度范围内形变时，已开动的位错迅速被可扩散的碳、氮原子所锚定，形成柯垂耳气团(柯氏气团)。为了使形变继续进行，必须开动新的位错，结果钢中在给定的应变下，位错密度增高，导致强度升高和韧性降低。

韧脆转变温度：当试验温度低于某一温度tk时，发生低温脆性，转变温度tk为韧脆转变温度。

韧性温度储备：△为韧性温度储备，to为材料使用温度，tk为韧脆转变温度，△=to-tk。

迟屈服：指当用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于bcc结构材料时，材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕育期才开始塑性变形。在孕育期中只产生弹性变形，由于没有塑性变形消耗能量故有利于裂纹的扩展，从而易于表现为脆性破坏。

4、影响材料低温脆性的因素的分析

影响材料低温脆性的因素：1晶体结构的影响：体心立法金属及其合金存在低温脆性，而面心立方金属及其合金一般不存在低温脆性。2化学成分的影响：间隙溶质元素含量增加，