10.细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说改善材料低温韧性，为什么？ 答：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界增多有利于降低应力集中，降低晶界上杂质度，避
免产生沿晶界脆性断裂。所以可以提高材料的韧性。
第四章 1.解释下列名词： （1）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； （2）I 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。 （3）应力强度因子 KI：在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外， 尚与强度因子有关，对于某一确定的点，其应力分量由确定，越大，则应力场各点应力分量也越大，这样就可以表示应力场的强弱程度，称为应力场强度因子。 “I”表示 I 型裂纹。 （4） 裂纹扩展 K 判据：裂纹在受力时只要满足，就会发生脆性断裂反之，即使存在裂纹，若也不会断裂。 （5）裂纹扩展 G 判据：GI>=GIC，当ＧＩ满足上述条件时裂纹失稳扩展断裂。 （6）J 积分：有两种定义或表达式：一是线积分：二是形变功率差。P149 （7）裂纹扩展 J 判据：只要满足JI>=JIC，裂纹（或构件）就会断裂。 （8）COD：裂纹张开位移。（9）COD 判据：当满足，裂纹开始扩展。
2、说明下列断裂韧度指标的意义及其相互关系
K?C和KC
答： 临界或失稳状态的K?记作K?C或KC，K?C为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。KC为平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
它们都是?型裂纹的材料裂纹韧性指标，但KC值与试样厚度有关。当试样厚度增加，使裂纹尖端达到平面应变状态时，断裂韧度趋于一稳定的最低值，即为
K?C，它与试样厚度无关，而是真正的材料常数。
G?C 答：当G?增加到某一临界值时，G?能克服裂纹失稳扩展的阻力，则裂纹失稳扩展
断裂。将G?的临界值记作G?c，称断裂韧度，表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量，其单位与G?相同，MPa·m
ＪＩＣ：是材料的断裂韧度，表示材料抵抗裂纹开始扩展的能力，其单位与GIC相同。
?c：是材料的断裂韧度，表示材料阻止裂纹开始扩展的能力.
Ｊ判据和?判据一样都是裂纹开始扩展的裂纹判据，而不是裂纹失稳扩展的裂纹判据。
4、试述低应力脆断的原因及防止方法。
答： 低应力脆断的原因：在材料的生产、机件的加工和使用过程中产生不可避免的宏观裂纹，从而使机件在低于屈服应力的情况发生断裂。 预防措施：将断裂判据用于机件的设计上，在给定裂纹尺寸的情况下，确定机件允许的最大工作应力，或者当机件的工作应力确定后，根据断裂判据确定机件不发生脆性断裂时所允许的最大裂纹尺寸。
5、试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K?的表达式
答：P121 几种裂纹的K?表达式，无限大板穿透裂纹：K????a；有限宽板穿透裂纹：
aaK????af()；有限宽板单边直裂纹：K????af()当b?a时，K??1.2??a；
bb受弯单边裂纹梁：K??6Maf()；无限大物体内部有椭圆片裂纹，远处受均匀拉伸：3/2(b?a)bK????a?a2(sin??2cos2?)1/4；无限大物体表面有半椭圆裂纹，远处均受拉伸：A点
c2的K??1.1??a。 ?6、试述K判据的意义及用途。
答： K判据解决了经典的强度理论不能解决存在宏观裂纹为什么会产生低应力脆断的原因。K判据将材料断裂韧度同机件的工作应力及裂纹尺寸的关系定量地联系起来，可直接用于设计计算，估算裂纹体的最大承载能力、允许的裂纹最大尺寸，以及用于正确选择机件材料、优化工艺等。
11 ＣＯＤ的意义：表示裂纹张开位移。表达式??13试述KIC与材料强度 塑形之间的关系
总的来说，断裂韧度随韧度随强度的升高而降低
8?sa??lnsec()。 ?E2?s
19. 若一薄板内有一条长3mm的裂纹，且a0=3×10-8mm，试求脆性断裂时断裂应力σc
（设σm=E/10=2×105MPa）。
解：由公式ζm/ζc=(a/a0)1/2，a为ζc对应的裂纹半长度，即a=1.5mm，ζc=28.2845MPa 注：参考，原题可能有误。
21.有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探伤发现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R0，并判断该件是否安全？
解：由题意知穿透裂纹受到的应力为ζ=900MPa
根据ζ/ζ0.2的值，确定裂纹断裂韧度KIC是否休要修正
因为ζ/ζ0.2=900/1200=0.75>0.7，所以裂纹断裂韧度KIC需要修正 对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：
??a9000.01?K???168.13 I 2 = 21?0.177(?/?s)1?0.177(0.75)
（MPa*m1/2）
1?KI???R0??塑性区宽度为： 2 2 ? ? ? s ?? =0.004417937(m)= 2.21(mm)
比较K1与KIc：
因为K1=168.13（MPa*m1/2） KIc=115（MPa*m1/2）
所以：KI>KIc ，裂纹会失稳扩展 , 所以该件不安全。
注：书上原题为：有一大型板件，材料的R0.2=1200Mpa，
22.有一轴件平行轴向工作应力150MPa，使用中发现横向疲劳脆性正断，断口分析表明有25mm深度的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定φ=1，测试材料的σ0.2=720MPa ，试估算材料的断裂韧度KIC为多少？
解： 因为ζ/ζ0.2=150/720=0.208<0.7，所以裂纹断裂韧度KIC不需要修正 对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为：KIC=Yζcac1/2 对于表面半椭圆裂纹，Y=1.1所以，KIC=Yζcac1/2=1.1
2?/θ=1.1?
??150?25?10?3=46.229（MPa*m1/2）
注：书上原题为：测试材料的R0.2=720MPa。
23.有一构件制造时,出现表面半椭圆裂纹,若a= 1mm,在工作应力σ=1000MPa下工作,应该选什么材料的σ0.2与KIC配合比较合适?构件材料经不同热处理后,其σ0.2和KIC的变化列于下表.
σ0.2/MPa 1100 1200 1300 1400 1500 KIC/MPa·m1/2 110 95 75 60 55
第五章 金属的疲劳
1.名词解释; 1、疲劳失效：疲劳失效是一种材料在远低于正常强度情况下的往复交替和周期循环应力下，产生逐渐扩展的脆性裂纹，导致最终断裂的倾向。
2、疲劳极限：材料在受到随时间而交替变化的荷载作用时，所产生的应力也会随时间作用交替变化，这种交变应力超过某一极限强度而且长期反复作用即会导致材料的破坏，这个极限称为材料的疲劳极限。
3、应力幅ζa: ζa=1/2(ζmax-ζmin) 4、平均应力ζm： ζm=1/2(ζmax+ζmin) 5、应力比r: r=ζmin/ζmax 6、应力范围?ζ： 7、应变范围?ε：
8、应变幅（?εt/2,?εe/2,?εp/2）:
9、疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地，一般在机件表面常和缺口，裂纹，刀痕，蚀坑相连。 10、疲劳贝纹线：是疲劳区的最大特征，一般认为它是由载荷变动引起的，是裂纹前沿线留下的弧状台阶痕迹。 11、疲劳条带：疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略程弯曲并相互平行的沟槽花样，称为疲劳条带（疲劳辉纹，疲劳条纹）
12、驻留滑移带：用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除，当对式样重新循环加载时，则循环滑移带又会在原处再现，这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。 13、挤出脊和侵入沟：在拉应力作用下，位错源被激活，使其增殖的位错滑移到表面，形成滑移台阶，应力不断循环，多个位错源引起交互滑移，形成“挤出”和“侵入”的台阶 14、ΔK: 材料的疲劳裂纹扩展速率不仅与应力水平有关，而且与当时的裂纹尺寸有关。ΔK是由应力范围Δζ和a复合为应力强度因子范围，ΔK=Kmax-Kmin=Yζmax√a-Yζmin√a=YΔζ√a
15、da/dN:疲劳裂纹扩展速率，即每循环一次裂纹扩展的距离。 16、疲劳寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破坏前所经受应力或应变的循环
相关推荐：
loading