tceic.com
学霸学习网 这下你爽了
赞助商链接
当前位置:首页 >> 工学 >>

《材料性能学》第三章作业参考答案


第三章作业参考答案

1. 根据双原子模型发展的断裂强度理论模型为:

? E? ? ?m ? ? s ? ? a0 ?

1/ 2

? 2 ?1011 ? 2 ? =? ?10 ? ? 2.5 ?10 ?

1/ 2

? 4 ?1010 (Pa)=40(GPa)

计算时量纲要一致。 3. 韧性断裂是指断裂前有明显塑性变形的一种断裂模式,断裂强度高于材料的屈服强度。 宏观上断口灰暗呈纤维状。 微观上韧性断裂必然包括微观裂纹的稳态生长过程, 主要包括微 孔聚集生长,也可能包括解理方式生长。 4. 金属材料的脆性断裂是指断裂前无明显塑性变形的一种断裂方式,一旦材料中萌生裂纹 即迅速发生失稳扩展,宏观上断口光亮呈结晶状。微观上主要以解理台阶和河流花样为主, 也包括一些沿晶断裂方式。 5. 低温脆性是材料屈服强度随温度下降急剧增加的结 果。材料的屈服强度?s 随温度下降升高较快,但材料 的断裂强度?f 却随温度的变化较小,因为热激活对裂 纹扩展的力学条件没有显著作用。屈服强度?s 和断裂 强度?f 两条曲线相交于一点, 交点对应的温度即为 TK。 因为晶体金属材料的屈服强度主要与位错阻力有关。 位错阻力来源于点阵摩擦阻力和位错间的交互作用 力。前者对温度非常敏感,而后者对温度的敏感程度 较弱。因此金属中位错运动主要来自 P-N 力时,如 BCC 金属,其低温脆性现象突出;而金 属中滑移体系多,位错运动阻力主要来自林位错时,如 FCC 金属,则其低温脆性现象不太 突出。 10. 根据测试结果,作图如下,从图 中可知: 2) 韧-脆转变温度 FTE=10oC; 3) 该 材 料 在 -10oC 时 的 冲 击 功 约 为 12J, 基本满足设计安全要求,安全 裕度约 20%。

11. 固体材料裂纹尖端的应力强度因子与外加应力大小、是压过形状、裂纹位置和尺寸密切 相关,即 K I ? Y ? a 。假设为中心穿透裂纹,则其中的 a 为裂纹的半长;当为边裂纹时, 则为裂纹全长。 1)设为中心穿透裂纹, 裂纹全长 No.1 No.2 4a a 外加应力 ? 2? 应力强度因子 KI

K I ? Y ? 2a K I ? Y 2? a / 2 ? Y ? 2a

裂纹尖端的应力强度因子相等。因此裂尖的引力场分布相同。 2)设为边裂纹 裂纹全长 No.1 No.2 4a a 外加应力 ? 2? 应力强度因子 KI

K I ? Y ? 4a K I ? Y 2? a

裂纹尖端的应力强度因子相等。因此裂尖的引力场分布相同。

13. 依据题意, 可以采用无限大板穿透裂纹分析 (平面应变) 。 因为应力比 无需进行小范围屈服校正。 1)应力强度因子为 K I ? ?

? 600 ? ? 0.5 , ? 0.2 1500

? a ? 600 ? 3.14 ? 2 ?10?3 ? 47.2 (MPa.m1/2)
1 ? KI ? 1 ? 47.2 ? ? ? ? ? ? ? 0.113(mm) 2 2? ? ? 0.2 ? 2 2? ? 1500 ?
2 2

考虑裂尖应力松弛后的实际塑性区尺寸大小为 R ?

2)

?c ?

K IC 65 ? =826.8(MPa),仍然无需小塑性校正。 ?a 3.14 ? 2 ?10?3

17. 最大设计应力为 2100x70%=1470(MPa), 裂纹长度需要考虑屈服校正。裂纹的形状因子

Y ? 1.12 ?
起落架较厚,构件处于平面应变状态。

K?

Y? ? a ?? ? 1 ? 0.056Y ? ? ??S ?
2

?

1.12 ? 3.14 2.5 ? 10?3 ? 1470 1 ? 0.056 ?1.12 ? ? 0.49

? 273.4 (MPa.m1/2)

该值远高于材料的断裂韧度,设计十分危险。 18. 圆盘状深埋裂纹尖端的应力强度因子表达式见书中附表。

1.1? ? a K? ?

???

?

2 0

? 2 ? a2 sin ? ? cos 2 ? ? ? 2 c ? ?

1/ 2

d ? ,依题意,a=c, 因此 ? ?

?
2



1)不考虑小范围屈服时,

K?

1.1? ? a 2 ?1.1? 700 ? 12.5 ?10?3 ? ? 130.4 (MPa) ? 3.14
*

2) 测试获得的准断裂韧度 K IC 是否有效,必须满足 B, a, (W-a)要求的条件

? K* ? 试样厚度 B ? 2.5 ? IC ? (=35(mm)) ? ? 0.2 ?
要求试样的最小厚度应大于 35 毫米;本题若试样厚度仅为 7.5 毫米,则测得的 K IC 不能作 为材料的断裂韧度。
*

2



推荐相关:
网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 学霸学习网 www.tceic.com
copyright ©right 2010-2021。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com