为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料性能学王从曾 材料性能学课后习题答案 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，然后再同向加载，弹性极限增加，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/KNσ/(1/25π)ΔL1 ε 由真应力及真应变公式计算得 -- 作图可得n=K= 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 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， 高阶能下降，韧脆转变温度提高加入置换型溶质元素，一般也降低高阶能，提高韧脆转变温度，但是效果不明显杂质元素S、P、Pb等使钢的韧性下降3.显微组织的影响细化晶粒提高韧性金相组织有影响4.温度的影响：主要是“蓝脆”的影响5.加载速率的影响，提高加载速率如同降低温度，使材料脆性增大，韧脆转变温度提高6．试样形状和尺寸的影响，缺口曲率半径越小，tk，因此，V型缺口试样的tk高于U型试样的tk当不改变缺口尺寸而只增加试样宽度(或厚度)时，tk升高．若试样各部分尺寸按比例增加时，tk也升高．这是由于试样尺寸增加时应力状态变硬，且缺陷几率增大，故脆性增大 第四章 1、名词解释 低应力脆断：高强度钢、超高强度钢的机件，中低强度钢的大型机件往往在工作应力并不高，甚至远低于屈服极限的情况下，发生脆性断裂的现象应力场强度因子：，反映了裂纹尖端区域应力场的强度。
《工程材料力学性能》 第一章 一、解释下列名词课后答案材料单向静拉伸载荷下的力学性能 滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功 弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力 比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS) 降低的现象解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能? 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大 三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义? 答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了 包辛格效应可以用位错理论解释第一，在原先加载变形时，位错源在滑移 面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力，是金属基体平均内应力的度量因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低 实际意义：在工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。
其次，包辛格效应大的材料，内应力较大另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系，在高周疲劳中，包辛格效应小的疲劳寿命高，而包辛格效应大的，由于疲劳软化也较严重，对高周疲劳寿命不利 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 1.位错增值和运动 2.晶粒、晶界、第二相等 3.外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力决定派拉力： 位错交互作用力 2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇固溶体→产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度 4．第二相 不可变形第二相 提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→流变应力增大。
不可变形第二相 位错切过，使之与机体一起产生变形，。