名词解释
脆断现象。名义应力指载荷除以试样的原始截面积A0得到的应力。真实应力指载荷除以受载后实际的截面面积A得到的应力。强度是指某种材料抵抗破坏的能力。
刚度是指某种构件或结构抵抗变形的能力。硬度指材料抵抗压入或划伤的能力。
耐磨性是材料抵抗磨损的性能。低应力脆断指造成构件在“许用应力”以下发生的断裂。形变织构是多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优取向的组织。
冲击载荷
变形但不破坏的能力。指开始发生屈服的点所对应的应力。应变硬化同下
加工硬化指金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提高，而塑性则很快下降的现象。弹性变形指材料在外力作用下产生可逆变形，如果外力不超过某个限度，在外力去除后能够恢复固有形状和尺寸的可逆变形。名义屈服极限指对于没有明显屈服阶段的塑性材料，当产生的塑性应变ε=0.2 %时所对应的应力。
一、材料在单向静拉伸载荷下的力学性能
1.画出低碳钢、高碳钢和铸铁拉伸时的应力—应变曲线；低碳钢试样拉伸过程中颈缩现象出现在应力-应变图的哪一个阶段（抗拉强度、最高点以后）？吕德斯带（Lüders Band）出现在哪一个阶段？（出现在屈服台阶上）材料种类对应力—应变曲线如何产生影响？
（3）吕德斯带是在拉伸时，试样表面出现的与拉伸轴呈45°角的粗糙不平的皱纹。在屈服阶段（屈服平台）产生的与拉伸轴线成45度角的局部屈服带，该屈服带在屈服平台阶段迅速扩散到整个试样直到屈服阶段结束。
2.衡量材料弹性、塑性、冲击断裂韧性和断裂韧度的指标有哪些？各自的影响因素有哪些？弹性指标E（冷加工塑性变形后E值略降（4%—6%），大变形所产生的变形织构将引起E 的各向异性，沿变形方向E值最大；温度升高使得原子间距增加，E值下降；碳钢温度每升高100℃，E值下降3%—5%，但是在-50—50℃范围内变化不大。弹性模量主要取决于金属
、拉伸伸长率、断面收缩率。冲击断裂韧性:冲击韧度。原子本性和晶格类型）；塑性指标
S
断裂韧度的指标KIC 、GIC、JIC。
3.什么是弹性滞后现象？材料在弹性极限以下快速加栽和缓慢加栽有何不同？
滞弹性是在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
快速加栽形成滞后环；缓慢加栽不形成滞后环。
4.举例简述零件失效的几种形式；
过量变形失效：过量弹性变形失效，过量塑性变形失效，蠕变变形失效；断裂失效：韧性断裂失效（断裂前有明显塑性变形），低温脆断失效，疲劳断裂失效，蠕变断裂失效，介质和应力联合作用下的失效（应力腐蚀和氢脆等）；表面损伤失效：磨损失效，腐蚀失效，
表面疲劳失效）。
5.塑性变形过程中应力—应变关系与弹性变形过程中应力—应变关系有和不同？如果材料变形过程中从弹性变形阶段进入塑性变形阶段，请在应力—应变关系图中简单画出两种理想化的弹塑性模型。塑性变形的本质是什么？
塑性变形的本质：金属在切应力作用下发生滑移和孪生。
6.分析断口的特点，我们可以判断断裂的性质。请解释何谓脆性断裂和韧性断裂，穿晶断裂和沿晶断裂，解理断裂属于哪一种断裂（脆断，穿晶断裂）？
穿晶断裂：裂纹穿过晶体的内部。可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂，断口明亮；
沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展。晶界处薄弱的脆性第二相等造成，断口相对灰暗；断口呈冰糖状。解理断裂属于脆断，穿晶断裂。
7.对静载拉伸实验，试根据体积不变条件及延伸率、断面收缩率的概念，推导均匀变形阶段
断面收缩率指材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
二、材料在其它静载荷下的力学性能
1.应力状态的变化怎样使材料变脆？材料的韧脆性还受那些因素的影响（材料本身、温度、应变率、应力状态）？应力状态软性系数越小，试样中最大正应力分量越大，应力状态越“硬”，金属越不易产生塑性变形而易于产生脆性断裂。
2.有一个圆形截面的实心轴，分别画出该轴在扭转力矩的作用下，在弹性极限以下产生弹性变形和进入屈服区以后产生部分塑性变形时截面上的应力和应变分布图。
在弹性变形阶段，试样横截面上的切应力和切应变沿半径方向的分布是线性的。当表层产生塑性变形后，切应变的分布仍保持线性关系，切应力因塑性变形而有所降低，呈非线性分布。
3.应力集中系数
k是如何定义的？是否与材料有关（K t只与裂纹的尺寸或缺口的形状有
t
关，与材料没有关系）？在缺口处，薄板和厚板的应力状态有何不同（试分别画出缺口附近薄板和厚板的在弹性范围内的应力分布，P45图2-10和图2-11）？（此题可以换一个方式：同样材料的薄板和厚板在相同名义应力的作用下，在缺口处哪一个韧性好或哪一个更容易产生破坏？为什么？）？（主要考点在于应力状态的不同引起应力状态软性系数的不同）应力集中系数定义为缺口净截面上的最大应力与平均应力之比。
4.比较低碳钢拉伸和压缩过程的应力—应变曲线（或者可以问：何谓材料的“包申格”效应？）。如何从扭转断口的形貌判断材料的性质？（图2-7，P43）
金属材料沿某一方向拉伸塑性变形以后，卸载后沿反方向压缩时，压缩的屈服应力小于拉伸变形时的屈服应力，这种现象我们称为包伸格效应。
塑性材料常为切断断口。脆性材料常为正断断口，呈螺旋状。
木纹状断口较多的非金属夹杂物和偏析。
5.硬度有哪三种表示方法？什么叫做压痕相似原理？
划痕硬度；压痕硬度：布洛硬度；冲击硬度：肖氏硬度
三、金属在冲击载荷下的力学行为
1. 材料的低温脆性如何度量（冲击吸收功）？什么是材料的韧脆转变温度？如何定义？在什么条件下材料先屈服后断裂？（高于tk ，为韧性断裂）
根据能量定义，① FTP ：高阶能，得到100% 纤维状断口的温度，有时该测定不可能实现。② NDT ：低阶能（低于某一个温度，吸收冲击能不随温度变化）开始上升的温度（低于此温度时，冲击断口为100%脆断口，解理断口）；③FTE ：低阶能和高阶能 的平均值所对应的温度的平均值所对应的温度。④FA TT t50：50%解理断裂和50%塑性断裂所对应的温度。
2. 影响韧脆转变温度的因素有哪些？（晶体结构，位错，溶质元素，显微组织，、温度，加载速率，试样尺寸和形状）。钢材中哪些钢种具有明显的韧脆转变温度（低强度钢或低碳钢、具有bcc 结构的钢铁材料）？
3. 普通标准试样的冲击弯曲试验的数据是否能够反映厚钢板的低温脆性（不能，普通冲击弯曲冲击试样尺寸过小，不能反映实际构件的应力状态且结果分散性大）？
四、金属的断裂韧度
1、裂纹扩展的基本形式a) 张开型（I 型） b) 滑开型（II 型） c) 撕开型（III 型）
2、裂纹扩展的K 判据、G 判据和J 判据的意义是什么？
K 判据 KI > KIC 发生裂纹失稳扩展，直至断裂。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。
G 判据 GI ≥GIC 裂纹失稳扩展条件。Ｊ判据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。J 积分值反映了裂纹尖端区的应变能，即应力应变的集中程度。J 判据：JI ≥JIC 裂纹会开裂。ＣＯＤ的意义：表示裂纹张开位移。
3、简述K I 、K IC 和K C 的区别，影响K IC 的因素有哪些？（材料成分和组织结构等） K I 是一个决定于ζ和a 的复合力学参量。KI 度量裂纹尖端区应力场强度。KC 平面应力断裂韧度；K IC 在I 类裂纹，表示材料在平面应变条件下抵抗裂纹失稳扩展的能力，是性能指标。
4. 简述线性断裂力学和非线性断裂力学在处理裂纹扩展上的区别。
5. 试画出厚板裂纹附近塑性区的形状，并分析原因。如何根据断口形貌分析裂纹附近的应力状态？
6. 应力场强度因子K 同应力集中系数Kt 的区别。用应力场强度因子表述裂纹扩展的条件。
（1）K t 只与裂纹的尺寸或缺口的形状有关，与材料无关系；K 决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型，与材料无关系。（2）注意裂纹扩展条件中I K 和I G 是与载荷大小和裂纹尺寸
有关的量，而IC K 和IC G 则只与材料有关的量，是材料的力学性能指标之一；
8. J 积分的主要优点是什么?为什么用这种方法测定低中强度材料的断裂韧性要比一般的
