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7.9 解释蠕变累积损伤的内涵。

习题8

8.1解释下列名词

(1 )应力腐蚀； (2) 氢蚀； (3) 白点； (4) 氢化物致脆； (5) 氢致延滞断裂；(6) 腐蚀疲劳； (7) 声发射；(8) 动极化扫描技术； (9) 交流阻抗谱测试技术。 8.2说明下列力学性能指标的意义

(1)K1scc；(2) da/dt；(3) K?H; (4) C?; (5) ?SCC; (6) ?C；(7) K?C

8.3试述金属产生应力腐蚀的条件。材料的应力腐蚀具有什么特点？

8.4对一开有单边缺口的大试样，在持久载荷作用下的裂纹扩展率进行了观察，发现材料在腐蚀介质加速下呈Ⅰ阶段和Ⅱ阶段而无Ⅲ阶段。当预制裂纹深度a为3mm时，在50MPa载

?6荷作用下裂纹刚好扩展，当裂纹扩展至5mm时，进入Ⅱ第阶段，其中da/dt?2?10mm/s，

试问材料K?SCC是多少？裂纹在第Ⅱ阶段能经历多长时间？材料的K?C?20MPam 8.5某高强度钢的?0.2?1400MPa，K?C?77.5MPam在水介质中的K?scc?21.3MPam，裂

1/2?6纹扩展到第Ⅱ阶段的da/dt?2?10mm/s，第Ⅱ阶段结束时的K??62MPa?m。该材料制

成的机件在水介质中工作，工作拉应力??400MPa。探伤发现该机件表面有半径?0?4mm的半圆形裂纹。试粗略估算其剩余寿命。

8.6何谓氢致延滞断裂？为什么高强度钢的氢致延滞断裂是出现在一定的应变速率和温度范围内？

8.7 试述区别高强度钢的应力腐蚀与氢致延滞断裂的方法。

MPa承受拉应8.8有一M24栓焊桥梁用高强度螺栓，采用40B钢调质制成，抗拉强度为1200力650MPa。在使用中，由于潮湿空气及雨淋的影响发生断裂事故。观察断口发现，裂纹从螺纹根部开始，有明显的沿晶断裂特征，随后是快速脆断部分。断口上有较多腐蚀产物，且有较多的二次裂纹。试分析该螺栓产生断裂的原因，并考虑防止这种断裂的措施。

8.9有一导弹紧固件用超高强度钢制成，经检验合格后，封存在山洞之中，几年后发现紧固部位有明显裂纹，试解释产生原因。

8.10有一高强度钢?s?1000MPa，在T?300K时探伤发现钢中有一裂纹a?4mm，一般认为裂尖前方有一塑性区，从而裂纹可以钝化成一个曲率为?的尖端口，最大?h??s?1???/2，

3如果氢的应变场是球对称，即?1??2??3，已知钢的VH?2.0cm/mol，试求裂纹处塑性区

中的最大氢富集度。

8.11试说明环境介质对金属材料的疲劳性能有何重要影响及其原因。

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8.12.金属材料的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线有哪些形式？

8.13试解释埋在潮湿地区的铁杆，其腐蚀最严重的部位常在刚露出地面的一段，为什么？ 8.14海水中行走的船舶，试分析其螺旋桨有可能出现的断裂形式？你如何在实验室内模拟它的工作条件，并对其损伤进行评价。

8.15有人想用声发射技术检测黄铜在沸腾的MgCl2(温度约100?C)，但他所用声发射仪器配用的换能器只能在常温下使用，你能设计一实验装置帮助他完成该实验吗？

习题9

9.1 材料系统包含那些要素，这些要素之间的关系是怎样的？ 9.2 材料的结构层次有那些划分方法，具体又分为那些层次？ 9.3 有限元方法是在什么情况下产生的？ 9.4有限元方法的理论基础是什么？

9.5 如何通过最小位能原理建立有限元求解方程？有限元法的分析过程是怎样的？ 9.6 多晶体均匀化处理方法采用了那些假说？ 9.7 有那些多晶体模型？

9.8 原子间作用势是怎样描述的，经验性对势有那几种类型？ 9.9 在分子动力学模拟中为什么要使用恒压系统或者恒温系统？

9.10传统的连续介质力学方法模拟裂纹尖端有什么困难？用分子动力学方法模拟裂纹尖端的基本方案是怎样的？

9.11虚功原理有哪两种不同形式？各和弹性力学的什么方程相等效？你能准确地表述它们吗？

9.12 什么是最小位能原理？它是如何导出的？

9.13 什么是位移插值函数？选择位移模式的原则是什么？ 9.14 由本章的学习，你对多尺度模拟有什么认识？

9.15 一长方形波板如图9.12所示，其两端受均匀拉伸p。板长12cm，宽4cm，厚1cm。材

5料E?2.0?10MPa，??0.3。均匀拉力p?5MPa。试用有限元法求解板内应力，并和精确

解比较。

图9.12 习题15图

习题10

10.1应力对铁磁材料性能的影响？

10.2考虑一个具有大的正磁晶各向异性（K1 > 0）的立方铁磁性晶体,在退磁态下,仅含[100]和

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[111]畴,现使其沿[010]方向磁化。计算在[010]方向的伸长量与该方向的磁化强度间的函数关

?系。

10.3试证：沿不同晶轴方向将一铁磁立方晶体磁化到饱和时的磁化功为

W[110]?W[100]?W[111]?W[100]?K14

K1K2?327

10.4什么样的电畴结构有利于提高BaTiO3单晶的压电性?

习题11

11.1试述薄膜的定义及分类。

11.2查阅相关书籍，了解薄膜有哪些特殊用途。

11.3压痕法能测量薄膜的哪些力学性能，试分别简要说明其原理。

6611.4已知薄膜中存在残余应力，作压痕实验的深度为200nm，A?2?10nm2，A0?1?10nm2，6H?3GPa，求?R。若A?1?106nm2 , A0?2?10nm2, 求?R 。(Berkovich压头)

11.5残余应力对薄膜性能会产生什么样的影响？ 11.6膜与基体界面间结合类型有哪些？

11.7阅读文献17，详细了解划痕法测量薄膜断裂韧性的具体过程。 11.8气泡法测量界面断裂韧性时，试样是怎样准备的？

11.9压痕法测量薄膜的硬度与传统硬度测试的根本区别是什么？ 11.10影响薄膜摩擦学特性的因素有哪些？

习题12

12.1名词解释 黏弹性, 蠕变, 应力松弛, 高弹性, 时间-温度等效，Boltzmann叠加原理 12.2 推导三参量固体的本构关系式(12-15) 12.3 高分子材料高弹性的特点有哪些?

?t?1?t?2E(t)?Ee?Ee1212.4设某高分子材料的松弛模量函数为，试计算下图所示应变历史作

用下2t1时刻后的应力。

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12.5 已知某县黏弹性材料的松弛模量函数为E(t)?E0e?t?，试写出其蠕变柔量函数J(t)。

12.6在WLF方程中，选取不同的温度作为参考温度T0时，方程形式不变，只是方程中的参

**数C1和C2取值不同。取T0?Tg，则有普适参数C1?C1?17.44，C2?C251.6。试求

T0?Tg?50oC时的材料参数C1和C2。

12.7聚苯乙烯在同样的应力作用下进行蠕变,已知材料的玻璃化转变温度Tg为358K. 试问: 温度为423K时的蠕变比温度为393K时的蠕变大约快多少?

12.8保持伸长量不变的橡胶带, 273K时的作用力为45kg. 试求323K时的作用力为多少? 12.9 已知Mooney-Rivilin应变能函数为W?C10(I1?3)?C01(I2?3)，试推导单轴拉伸条件下橡胶的应力应变关系，即Mooney-Rivilin方程。 12.10 影响高分子材料脆韧转变的因素有哪些？

12.11银纹引发判据主要有哪些？简述银纹的扩展机理。

习题13

13.1名词解释

陶瓷，热冲击，热震断裂，热震损伤

13.2试述陶瓷材料与金属材料在弹性变形、塑性变形和断裂方面的区别。 13.3试述陶瓷材料蠕变机理与金属材料蠕变机理异同点。 13.4目前测试陶瓷材料断裂韧性的方法有哪些？

13.5含有一条贯穿厚度的表面裂纹的氧化钇稳定ZrO2的切口梁在四点弯曲方式(Ⅰ型)下破坏。梁的高度是10mm，断裂应力为100MPa，临界断裂尺寸(c)为1mm，ZrO2的杨氏模量和泊松比分别为200GPa和0.30。请求出该材料的断裂表面能、断裂韧性和裂纹扩展阻力。 13.6一块带切口的Al2O3厚板，含有一条贯穿厚度的内部裂纹，在均匀拉伸条件(Ⅰ型)下破坏，断裂应力为12MPa，临界裂纹尺寸(2c)为60mm，Al2O3的杨氏模量和泊松比分别为400GPa和0.30，请求出该材料的断裂表面能、断裂韧性和裂纹扩展阻力。

13.7试述影响陶瓷材料强度的因素有哪些？ 13.8试述陶瓷材料疲劳类型及特点。 13.9对多晶UO2获得了下面的稳态蠕变数据：

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