工程材料力学性能答案
江大工程材料力学性能习题解答
第一章1、弹性变形的实质是什么？答：金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
2、弹性模量E的物理意义？E是一个特殊的力性指标，表现在哪里？答：材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
E=Z / &。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
特殊表现：金属材料的E是一个对组织不敏感的力学性能指标，温度、加载速率等外在因素对其影响不大，E主要决定于金属原子本性和晶格类型。
3、比例极限、弹性极限、屈服极限有何异同？答：比例极限：应力应变曲线符合线性关系的最高应力（应力与应变成正比关系的最大应力）；弹性极限：试样由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力；屈服极限：开始发生均匀塑性变形时的应力。
4、什么是滞弹性？举例说明滞弹性的应用？答：滞弹性：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。
应用：精密传感元件选择滞弹性低的材料。
5、内耗、循环韧性、包申格效应？答：内耗：金属材料在在弹性区内加载交变载荷（振动）时吸收不可逆变形功的能力；循环韧性：• ••塑性区内•••；包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%~4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服极限）增加，反向加载，规定残余伸长应力（特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到零）的现象。
6、什么是屈服强度？如何确定屈服强度？答：屈服强度Z s :开始产生塑性变形时的应力。
对于屈服现象明显的材料，以下屈服点对应的应力为屈服强度；对于屈服现象不明显的材料，以产生0.2%残余变形的应力为其屈服强度。
7、屈服强度的影响因素有哪些？答：内因：①金属本性及晶格类型（位错密度增加，晶格阻力增加，屈服强度随之提高）②晶粒大小和亚结构（细晶强化）③溶质元素（固溶强化）④第二相（弥散强化和沉淀强化）；外因：①温度（一般，升高温度，金属材料的屈服强度降低）②应变速率（应变速率硬化）③应力状态（切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度则越低）。
材料力学性能课后思考题答案
第一章 单向静拉伸力学性能一、 解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,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。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.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。
13.比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
14.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。
15.解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。
16.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。
材料级《材料力学性能》考试答案AB
材料级《材料力学性能》考试答案AB贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A缺口效应；因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，浮现：① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)；② 应力集中的现象称为缺口效应。
解理台阶；在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会浮现一些小台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。
冷脆转变；当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显落低的现象。
热疲劳；因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。
咬合磨损；在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并密切结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合密切而别能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面的物质颗粒损失所形成的磨损。
二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分）1、向来径为10mm ，标距长为50mm 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测得其标距伸长为50.80mm 。
求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。
（14分）该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。
（8分）解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm,P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形时期，据虎克得分评分人定律有：P1: P2 =⊿L1:⊿L2 =（L1-L0）:（L2-L0）L2-L0 =(L1-L0)×P2/P1 =0.8 ×32/10 =2.56(mm)=> L2 = 52.56(mm)2 分此刻：F0 =πd02/4 =78.54 mm2由：F2×L2=F0×L0 => F2= F0×L0/L2 =78.54×50/52.56=74.71 (mm2)2 分条件应力：σ= P/F0 =32kN/78.54mm2=407.44Mpa 2分相对伸长：ε= (L2-L0)/L0=(52.56-50)/50= 0.0512 = 5.12% 2分相对收缩：ψ=(F0 –F2)/F0=( 78.54 -74.71)/78.54= 0.0488=4.88%2分真实应力：S=P/F2=32kN/74.71mm2=428.32Mpa 2分真实应变：e =ln(L2/L0)=ln(52.56/50)=0.0499=4.99%= -ψe 2分L k = 57.6mm,d k = 8.32mm, F k =πd K2/4 = 54.37 mm2屈服极限：σS =55.42kN/78.54 mm2 = 705.6MPa 2分断裂极限：σb = 67.76kN/78.54 mm2 = 862.7Mpa 2分延伸率：δ= (L K-L0)/L0= (57.6-50)/50 = 0.152= 15.2% 2分断面收缩率:ψk=(F0-Fk)/F0=(78.54-54.37)/78.54=0.3077= 30.77% 2分2、某大型构件中心有长为4mm的原始裂纹，该构件在频率为50Hz，σMAX=-σMIN =85MPa的周期循环应力下工作，已知该裂纹的扩展速率为：dɑ/dN =C(ΔK )n，其中：n=3，C=2.4×10-16，且知Y=√π，2ɑC=32mm，咨询该构件在此循环应力下能安全工作多长时刻？解：ɑ0 = 4mm/2 = 2mm=0.002m，ɑC=32mm/2 = 0.016m 4分Δσ=σMAX-σMIN=85Mpa-(-85MPa)=170Mpa 2分ΔK = K MAX-K M IN =YσMAX√ɑ- YσMIN√ɑ = Y(σMAX -σMIN)√ɑ= YΔσ√ɑ2分d ɑ/dN= C(ΔK )n => dN=[1/ C(ΔK )n ] d ɑ Nf = ∫0Nf dN =∫ɑ0ɑc [1/ C(ΔK )n ] d ɑ=∫ɑ0ɑc [1/ C(Y Δσ√ɑ)n ]d ɑ= ∫ɑ0ɑc [1/(2.4×10-16 ×π3/2 ×1703 ×ɑ3/2)]d ɑ = 1016/(2.4×3.143/2×1703)∫ɑ0ɑc[1/ɑ3/2] d ɑ=1.523×108×[ (-1)/(3/2-1)] [1/ɑC 1/2 -1/ɑ01/2]=1. 523×108×2(1/0.0021/2-1/0.0161/2) =1.523×108×2×(22.36-7.91) = 4.406×109 (次)10分工作时刻：T=4.406×109/50(Hz)=8.81×107(s) = 8.81×107/3600 (hr) =24479.5hr 2分结论：在该应力条件下，该构件大约可工作24480小时。
力学性能二级考试题及答案
力学性能二级考试题及答案题目一：1. 什么是力学性能测试？2. 请列举几种常见的力学性能测试方法。
3. 解释材料的屈服点和强度。
4. 请描述不同材料的弯曲性能之间的区别。
5. 为什么拉伸和压缩测试对于评估材料性能很重要？答案一：1. 力学性能测试是通过对材料进行实验和测试，以评估材料在外部力作用下的行为和特性。
2. 常见的力学性能测试方法包括拉伸测试、硬度测试、冲击测试和弯曲测试等。
3. 屈服点是指材料开始发生塑性变形的点，强度是指材料能够承受的最大应力。
4. 不同材料的弯曲性能取决于其组成、晶粒结构和处理方式等因素。
一些材料可能具有较高的弯曲强度但较低的韧性，而另一些材料可能具有较低的弯曲强度但较高的韧性。
5. 拉伸和压缩测试能够揭示材料在受力下的强度、韧性和变形行为。
这两种测试方法对于评估材料的机械性能、设计安全性和可靠性非常重要。
题目二：1. 什么是垂直抗蠕变测试？2. 请描述垂直抗蠕变测试的测试方法和应用领域。
3. 解释材料的蠕变行为和蠕变极限。
4. 解释应力松弛和蠕变寿命。
5. 为什么垂直抗蠕变测试对于材料的可持续性很重要？答案二：1. 垂直抗蠕变测试是用于评估材料在长时间稳定应力下的变形特性和稳定性能的测试方法。
2. 垂直抗蠕变测试方法包括应力松弛和蠕变寿命测试。
它们广泛应用于高温、高压下的材料研究和工程设计中。
3. 蠕变行为是指材料在长时间受到稳定应力时发生的塑性变形。
蠕变极限是指材料在蠕变过程中发生断裂或失效的临界点。
4. 应力松弛是指材料在受到恒定应力时逐渐减小的现象。
蠕变寿命是指材料在一定应力水平下能够承受的时间或循环次数。
5. 垂直抗蠕变测试可以帮助评估材料在工作过程中的变形和失效风险，对于确保材料的可持续性和可靠性非常重要。
题目三：1. 什么是材料的疲劳性能？2. 请解释材料的疲劳极限和疲劳寿命。
3. 描述常见的疲劳测试方法和应用领域。
4. 解释材料的应力循环和疲劳损伤。
材料力学性能知到章节答案智慧树2023年西安工业大学
参考答案:
越宽
35.典型疲劳断口具有3个特征区分别为（）。
参考答案:
疲劳裂纹扩展区
;疲劳源
;瞬断区
36.疲劳条带和贝纹线均属于疲劳断口的微观特征形貌。（）
参考答案:
错
37.同种材料不同应力状态下，表现出的应力～寿命曲线是不同的，相应的疲劳极限也不相同。一般而言，对称弯曲疲劳极限（）对称拉压疲劳极限。
参考答案:
错
26.线弹性断裂力学研究方法之一是应力应变分析方法，与之相对应的是（）判据。
参考答案:
K
27.要测量金属材料的断裂韧性（断裂韧度）KIC，中国国家标准中规定了四种试样，下列中不属于这四种试样的是（）。
参考答案:
标准四点弯曲试样
28.奥氏体钢的KIC比马氏体钢的高。）
参考答案:
对
29.对于过共析钢而言，如果沿晶界析出二次渗碳体的数量逐渐增多，则该材料的KIC（）。
参考答案:
晶粒大小
;金相组织
;加载速度
第四章测试
23.裂纹扩展的基本形式有（）。
参考答案:
滑开型
;张开型
;撕开型
24.某材料的KIC=50MPa·m^-1/2，承受1000MPa的拉应力，假设K=1.2σ(πa)^1/2，该试样的临界裂纹尺寸是（）。
参考答案:
1.1mm
25.应力场强度因子，综合反映了外加应力和裂纹长度、裂纹形状对裂纹尖端应力场强度影响，是材料本身固有的力学性能。（）
参考答案:
错
59.两表面完全分开，形成液体与液体之间的摩擦是流体摩擦。（）
参考答案:
工程材料力学性能 第三版课后题答案(束德林)
工程材料力学性能课后题答案第三版（束德林）第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
（1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
（2）滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
（3）循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
（4）包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
（5）解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
（6）塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
（7）解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。
（8）河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,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。
是解理台阶的一种标志。
（9）解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
（10）穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
（11）韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生100％弹性变所需的应力。
σ规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
（2）rσ名义屈服强度（点），对没有明显屈服阶段的塑性材料通常以产生0.2％的塑性形变对应的应力作为屈2.0服强度或屈服极限。
材料力学性能习题及解答库
第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、滞弹性：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。
3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。
4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现σe升高或降低的现象。
5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指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7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶；8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。
9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。
10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义１、Ｅ（Ｇ）：Ｅ（Ｇ）分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。
２、σr、σ0.2、σs: σr :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
σ0.2：表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
σs：表征材料的屈服点。
３、σb：韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
４、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
５、δ、δgt、ψ：δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
完整版材料力学性能课后习题答案整理
材料力学性能课后习题答案第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（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。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,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。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变2、说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 P15 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
工程材料力学性能答案
111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111.7决定金属屈服强度的因素有哪些？12内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
1.9试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。
固溶强化、形变硬化、细晶强化1.10试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
1.13何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化1.20断裂强度与抗拉强度有何区别？抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，由于出现颈缩两者并不相等。
1.22裂纹扩展受哪些因素支配？答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。
2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222.3试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。
答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。
压缩试验的特点及应用：（1）单向压缩的应力状态软性系数a=2，因此，压缩试验主要用于脆性材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。
结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案
结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为____________和。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。
3、碳素钢可分为、和。
随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括和两部分。
部分越大，表明变形能力越，越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
6、强度与应力的概念完全一样。
7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。
9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。
10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。
1材料的力学性能(答案)
第一章材料的力学性能一、选择题1、fsd表示( B )A、钢筋抗压强度设计值；B、钢筋抗拉强度设计值；C、钢筋抗拉强度标准值2、C30混凝土中的“ 30”表示(A )A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k 30MP a .?B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck 30MP a .?C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk 30MP a3、混凝土的强度等级以(A )表示A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu，k;B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck;C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk4、测定混凝土的立方体抗压强度标准值fcu ,k，采用的标准试件为( A )A、150mm 150mm 150mm ；B、450mm 150mm 150mm ；450mm 450mm 450mmC、5、测定混凝土的轴心抗压强度时,试件涂油和不涂油相比，( B ) 的测定值大。
A、涂油；B不涂油;C、一样大6、钢筋混凝土构件的混凝土的强度等级不应低于( A ) 。
A、C20；B、C25；C、C307、钢筋混凝土构件中的最大的粘结力出现在( A ) 。
A、离端头较近处；B、靠近钢筋尾部；C、钢筋的中间的部位8、预应力混凝土构件所采用的混凝土的强度等级不应低于( C) 。
A、C20；B、C30；C、C40二、问答题1、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。
对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。
2、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。
它反映结构可靠性的潜力及材料的利用率。
3、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？答：按标准方法制作、养护的边长为150mm勺立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
试件尺寸越小，抗压强度值越高。
4、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗压强度有什么关系？答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。
工程材料力学性能习题答案
《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,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。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
工程材料力学性能
1、工程材料的应力曲线有几种典型形式？其主要特征如何？各为什么材料所特有A脆性材料，只发生弹性形变不发生塑性形变；平断口（大多数玻璃陶瓷岩石横向交联很好的聚合物）b塑性材料屈服点后发生塑变；加工硬化；颈缩；杯状断口（调质钢一些轻合金）c塑性材料；屈服平台，颈缩（退火低碳钢，某些有色金属）d无颈缩塑性材料（铝青钢奥氏体高锰钢）e拉伸不稳定；塑性材料（低熔指固溶体铝合金及含杂质的铁合金）2、何谓材料的强度？塑性？3、何谓材料的强度指标？塑性指标有何工程意义？强度指标：反映材料对塑性变形和断裂抗力的指标，塑性指标：反映材料塑性变形能力的指标（延伸率&k=lk-l0/l0x100% 断面收缩率faik=A0-Ak/A0x100%）意义：a保证零件的安全运行b塑性变形能力是塑性加工的基础4、何谓循环韧性其工程意义如何？交变载荷下，由于弹性后效得到弹性滞后环，环的面积表示交变载荷下能量的损耗，也称为弹性滞后环，它的大小代表金属在单向循环应力或交变循环应力作用下，以不可逆方式吸收能量而不破坏的能力，也就是代表着金属靠自身来消除机械振动的能力，循环韧性大，表示消振性好1、何谓物理屈服现象其工程意义如何受力式样在外力达到某一特定值后开始发生大规模塑性变形的现象称为屈服它标志着材料的力学响应由弹性变形阶段进入塑性变形阶段上屈服点下屈服点屈服应变量物理屈服现象实际上反映了材料的不均匀变形过程2、何谓应变时效其原因是什么经变形和时效处理后材料的塑性韧性降低脆性增强的现象称为应变时效退火状态下合金中的位错多为C,N原子气团钉札这是产生明显屈服点物理原因。
经塑性变形后大量位错摆脱气团的影响若卸载后立即重新拉伸被甩掉后的C.N原子来不及形成新的气团故对位错运动无影响不会重新出现屈服点若卸载后时效处理被甩掉的溶质原子有足够的时间重新形成气团钉札位错拉伸后重新出现屈服点使材料强度上升塑韧性下降3、比较条件应力应变和真实应力应变的异同异：a弹性变形极小弹性变形部分几乎与纵坐标重合b应力相等时真应变小于条件应变c应变相等时真应力大于条件应力d随塑性变形的发展材料一直在形变强化条件应力-应变曲线上颈缩后应力降低是一种假象4、何谓形变强化现象？其规律如何表征？其工程意义如何？变形强度：规律表征：屈服点到颈缩之间的形变强化规律可用Hollomon公式描述S=Ken次方K为强度系数E为真实塑性应变n为应变强化指数材料形变强化特征主要反映在n值大小上（n=0理想塑性材料一般金属材料n=0.1~0.5 n=1理想弹性材料）n的大小表示材料的应变强化能力或对进一步塑性形变的抗力工程意义：a保证零件安全运行b对于不能进行热处理强化的材料形变强化是工程上强化材料的重要手段c可以保证某些冷成型工艺的顺利进行1、韧性断裂：断裂前和宏观塑性变形的断裂（切离微孔聚集型断裂）低应力脆断：在弹性应力范围内一次加载引起的脆断一般所谓脆性断裂仅指低应力脆断解理断裂：在拉应力作用下沿一定晶面劈开的断裂形式仅见于BCC Hcp点阵金属为基的金属材料2、延性断口有哪些部分组成是如何形成的延性断口：切离型式断口（韧状断口尖锥状断口）微孔聚集型断裂断口：杯锥状断口（纤维区放射区剪切唇）颈缩开始后颈部由单向应力变为三响应力状态变形集中在颈部进行危险截面中心轴向应力最大变形受到的约束最严重是微孔损伤发展最剧烈的地方微孔形成长大并聚集形成微裂纹裂纹尖端存在应力集中促进新的微孔开裂与长大以及微裂纹的连结纤维区裂纹扩展到临界尺寸之后剩余有效截面积不足以承受现有载荷时裂纹失稳扩展快速撕裂形成具有放射状花样特征的比较平坦光亮的断裂区-放射区裂纹快速扩展至接近表面时由于表面变形不受约束在与拉伸轴体线成45°方向上形成剪切断口-剪切唇3、沿晶断裂的原因是什么晶界受到损伤时其变形能力被削弱不足以协调相邻晶粒的变形时便形成沿晶开裂1、缺口的危害有哪些？缺口效应：a缺口部分应承担的外力传递给缺口前方的材料产生应力集中现象b缺口根部产生三向应力状态c缺口强化：缺口诱发三向应力状态材料变形受到约束塑性区扩大使缺口试样屈服强度提高2、如何评定材料的缺口敏感性各有什么特点缺口敏感性：金属材料因存在缺口造成三向应力状态和应力集中而变脆的倾向缺口试样静拉伸和偏拉伸试验结果的比值用以评定材料缺口敏感性缺口试样冲击实验则是以冲击性能指标的绝对值评定材料的缺口敏感性3、冲击实验的特点是什么？为何在工程上得到广泛应用试样尺寸小加工方便操作容易实验快捷4、何谓低温脆性？哪些材料易发生低温脆性？工程上有哪些方法评定材料低温脆性低温脆性：随温度降低金属材料由韧性断裂转变为脆性断裂的现象；以体心立方为基的金属材料如中低强度钢和铍等；系列温度冲击实验1、应力场强度因子应有何重要物理意义衡量裂纹顶端应力场强烈程度决定于应力水平裂纹尺寸和形状在一定意义上可以用来描述裂纹扩展的动力2、如何正确应用Ki=K2cKI K2c表示材料对裂纹扩展的阻力称为平面应变断裂韧度Ki=Kic左边为裂纹顶端的应力强度因子右边为材料本身固有性能实际上是用应力场强度因子的临界值表示材料的断裂韧度对于含有中心穿透裂纹的无限宽板断裂判据KI=6根号下pai a=Kic推出6c=Kic/根号pai a 即可求裂纹失稳扩展时的应力值或当工作应力已知时求失稳时的裂纹尺寸3、高强度材料为什么对缺口极其敏感高强材料：6s>1400uPa本质：是由高强材料的组织特征与裂纹顶端应力应变特征共同作用的结果高强材料组织特征为在较强的固溶体基体上弥散地分布着析出相质点裂纹顶端塑性区小但塑性区内出现析出相质点几率很大靠裂纹顶端的析出相质点附近由应力集中易形成微孔开裂并长大很快与裂纹顶端实现裂纹体的岩裂此时由于塑性区小弹性区大故名义应力可能很低甚至低于6s1、什么是疲劳疲劳破坏的特征及断口特点是什么疲劳：由于承受变动载荷而导致裂纹萌生和扩展以至断裂失效的全过程疲劳破坏特征：a 脆性断裂突发性无预兆b断裂时名义应力低c是累积损伤过程；断口特点：断口由疲劳源裂纹扩展区疲劳断裂区三区组成；裂纹扩展区有贝壳或海滩状弧线它的尺寸取决于应力水平和材料的断裂韧性2、什么是高周疲劳，什么是低周疲劳如何进行表征高周疲劳：变动载荷作用下，循环周次大于10的5此方的疲劳以材料最大应力6max或应力半振幅6a对循环寿命N的关系和疲劳极限6r来表征低周疲劳：循环周次小于10的5此方的疲劳以应变寿命曲线和循环应力应变曲线表征3、工程疲劳设计中为什么要用P-S-N曲线代替S-N曲线疲劳试验分散数据分散性大，按常规组成的S-N曲线的设计依据为存活率50%而在工程实践中对一些重要场合需严格控制失效概率因此作为设计依据的S-N曲线上应同时标明失效概率4、改善疲劳强度的方法有哪些多数疲劳裂纹都在表面产生所以任何提高表面强度的表面处理方法都会提高疲劳裂纹形成的抗力表面处理：a机械处理：如研磨抛光b热处理：如火焰感应加热淬火c渗度处理如氮化和电镀改善疲劳裂纹扩展的抗力要按中等速率区和迈门槛区分别对符改善基体：a减少夹杂物和缺陷b细化晶粒5、应力腐蚀的特点是什么应力腐蚀开裂：材料或零件在应力和腐蚀环境共同作用下引起的开裂特点：a造成应力腐蚀破坏的应力是静应力远低于材料的6s而且一般为拉应力b脆性断裂断裂前无明显塑性变形c纯金属一般不发生应力腐蚀只有特色的合金成分与特性的介质相组合时才能造成dl裂纹扩展速率慢e裂纹多起源于表面蚀抗裂纹扩展常垂直于拉力轴f断口上有腐蚀产物g裂纹多分支h可能是穿晶断裂也可能是沿晶6、氢致延滞断裂的机理是什么氢脆的位错理论认为氢脆是由于氢原子与位错交互作用的结果。
《工程材料力学性能》课后答案
《工程材料力学性能》课后答案第一章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（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。
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。
（1）应力状态软性系数—材料最大切应力与最大正应力的比值，记为α。
（2）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。
（3）缺口敏感度——金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。
（4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
（5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度。
（6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
（7）努氏硬度——采用两个对面角不等的四棱锥金刚石压头，由试验力除以压痕投影面积得到的硬度。
（8）肖氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳高度表证的金属硬度。
（9）里氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳速度表证的金属硬度。
材料力学性能参考答案
填空：1．影响材料弹性模数的因素有键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间等。
2．提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的弹性极限，或降低弹性模量。
3．退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。
4．金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。
5．多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的不同时性和不均匀性及各晶粒变形的相互协调性的特点。
6．影响金属材料屈服强度的因素主要有晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度等。
7．产生超塑性的条件是（1）超细晶粒；（2）合适的条件，变形温度≥0.4Tm，应变速率ε≤ 10－3s－1 ；（3）应变速率敏感指数较高0.3≤m≤1 。
8．材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为韧性断裂与脆性断裂；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为穿晶断裂和沿晶断裂；按照微观断裂机理分为剪切断裂和解理断裂；按作用力的性质可分为正断和切断。
9.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加；卸载时降低的的现象。
10．剪切断裂的两种主要形式为滑断（纯剪切断裂）和微孔聚集性断裂。
11．解理断口的基本微观特征为解理台阶、河流花样和舌状花样。
12．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成。
13．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为静力韧度、断裂韧度和冲击韧度。
14. 材料在受到三向等拉伸应力作用时压力状态最硬，其最大切应力分量分量为零，材料最易发生脆性断裂，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。
单向拉伸时，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。
一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；弯曲、扭转时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；材料的硬度试验属于三向压缩状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。
材料力学性能学作业完整答案
材料力学性能学作业答案某校力学性能试验室装有液压万能材料试验机、扭转试验机和疲劳试验机等设备，今欲测定下列材料的塑性：1）40CrNiMo调质钢试样-拉伸2）20Cr渗碳淬火钢试样-弯曲或扭转3）W18Cr4V钢淬火回火试样-压缩或扭转4）灰铸铁试样-弯曲，扭转或压缩万能材料试验机-弯曲扭转试验机-扭转疲劳试验机-拉伸、压缩今有如下工件需测定硬度，试说明选用何种硬度试验为宜。
1)渗碳层的硬度分布显微2）淬火钢洛或维或布3）灰铸铁布4）硬质合金洛或维5）鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体显微6）仪表小黄铜齿轮显微7）龙门刨床导轨肖氏（便携）8）氮化层显微9）火车圆弹簧布氏10）高速钢刀具布氏检验以下材料的冲击韧性，哪些需要开口，哪些不需要开口？W18Cr4v[NO] Cr12MoV[NO] 3Cr2W8V[YES] 40CrNiMo[YES] 30CrMnSi[YES] 20CrMnSiTi[YES] 铸铁［NO］试说明低温脆性的物理本质及其影响因素？答：物理本质：某些金属材料或合金，在试验温度低于某一温度时，由韧性状态变为脆性状态。
影响材料脆韧转变的因素有：?1．晶体结构，对称性低的体心立方以及密排六方金属，合金转变温度高，材料脆性断裂趋势明显，塑性差；?2．化学成分，能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差，材料脆性提高；?3．显微组织，显微组织包含以下几个方面的影响：晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑性，韧性。
细化晶粒提高材料韧性原因为,细化晶粒可以使基体变形更加均匀，晶界增多可以有效的阻止裂纹的扩张，因塑性变形引起的位错的塞积因晶界面积很大也不会很大，可以防止裂纹的产生；金相组织；?4．温度的影响：温度影响晶体中存在的杂质原子的热激活扩散过程，定扎位错原子气团的形成会使得材料塑性变差。
5．加载速度的影响：提高加载速度如同降低材料的温度，使得材料塑性变差，脆化温度升高。
结构设计原理 第一章 材料的力学性能 习题及答案
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为____________和。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。
3、碳素钢可分为、和。
随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括和两部分。
部分越大，表明变形能力越，越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
6、强度与应力的概念完全一样。
7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。
9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。
10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。
11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。
12、钢筋的弹性模量指的是应力应变曲线上任何一点切线倾角的正切。
材料力学性能-第2版课后习题答案
第一章 单向静拉伸力学性能1、 解释下列名词。
2．滞弹性：金属材料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称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。
【P4】4、 现有45、40Cr 、35 CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作为机床起身，为什么？选灰铸铁，因为其含碳量搞，有良好的吸震减震作用，并且机床床身一般结构简单，对精度要求不高，使用灰铸铁可降低成本，提高生产效率。
5、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？【P21】答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
6、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。
材料力学性能 习题解答
第6章 热学性能 习题解答名词解释：格波：晶格振动波。
声子：晶格振动波的量子化，严格意义上是晶格简谐振动的量子化。
光子：光波的量子化。
声频支振动：晶格振动波的振动频率在声频范围。
光频支振动：晶格振动波的振动频率在声频范围。
热容: “当一系统由于加给一微小的热量dQ 而温度升高dT 时，dQ/dT 这个量即是该系统的热容。
”（GB3102.4-93）即单位温度升高时所需要的热量。
杜隆—珀替定律：无论晶体属于何种类型，其比热容（单位焦耳／（开尔文·千克））均为3R/MM ，其中R 为普适气体常数（单位焦耳／（开尔文·摩尔））MM 为摩尔质量（单位千克／摩尔）。
热膨胀系数：实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分别是：线性热膨胀系数(CLTE)：体积热膨胀系数：热导率：单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。
热应力：温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。
又称变温应力。
综合题：1． 热容的本质是什么？dT dx Q t S λ∆⨯∆⨯∆=-答案：物体分子对热量的敏感程度和反应强度。
敏感程度决定吸收多少热；反应强度决定升高多少温度。
这些与分子结构,分子间距离有关。
2. 阐述晶态固体的热容随温度的变化规律。
用经典理论解释热容的经验理论。
❖答案：高温下： C V =3N A K B=3R；低温下： C V正比于 T3。
能量均分3．德拜热容理论取得了什么成功?讨论德拜热容理论在实际应用中的优点及不足。
❖答案：高温下： C V =3N A K B=3R；低温下： C V正比于 T3。
理论与实验数据符合得比较好。
计算复杂。
4．影响热容的因素有哪些？答案：过程，等温过程，等压过程。
5．什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？答案：非简谐振动，引起声子导热。
6．阐述固体材料的热膨胀机理。
答案：固体材料中原子受力不对称，导致热膨胀。
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工程材料力学性能答案11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111 决定金属屈服强度的因素有哪些？12 内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。
固溶强化、形变硬化、细晶强化试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化？断裂强度与抗拉强度有何区别？抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，于出现颈缩两者并不相等。
裂纹扩展受哪些因素支配？答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。
2222222222222222222222222222222222 2222222222222222222222222222222222 2222 试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。
答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。
压缩试验的特点及应用：单向压缩的应力状态软性系数a=2，因此，压缩试验主要用于脆性材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。
压缩与拉伸受力方向不仅相反，且两种试验所得的载荷变形曲线、塑性及断裂形态也存在较大的差别，特别是压缩不能使塑性材料断裂，故塑性材料一般不采用压缩方法试验。
多向不等压缩试验的应力软性系数a＞2，故此方法适用于脆性更大的材料，它可以反映此类材料的微小塑性差异。
此外接触表面处承受多向压缩的机件，也可以采用多向压缩试验，使试验条件与试验服役条件更接近。
弯曲试验的特点及应用：弯曲加载时受拉的一侧应力状态基本上与静拉伸时相同，且不存在如拉伸时的所谓试样偏斜对试样结果的影响。
因此弯曲试验常用于测定那些于太硬难于加工成拉伸试样的脆性材料的断裂强度，并能显示出它们的塑性差别。
弯曲试验时，截面上的应力分布也是表面上应力最大，故可灵敏的反映材料的表面缺陷，因此，常用来比较和评定材料表面处理层的质量。
弯曲图可以看出弯曲试验不能使这些材料断裂，在这种情况下虽可以测定非比例弯曲应力，但实际上很少使用。
扭转试验的特点及应用：扭转试验中扭转的应力状态软性系数α=，比拉伸时的α大，易于显示金属的塑性行为。
圆柱形试件扭转时整个长度上的塑性变形是均匀的，没有紧缩现象，所以能实现大塑性变形量下的试验。
扭转试验时，试件截面上应力应变分布表明，该实验对金属表面缺陷及表面硬化层的性能有很大的敏感度。
扭转时试件中的最大正应力一最大切应力在数值上大体相等，而生产上所使用的大部分金属材料的正断强度大于切断强度，所以，扭转试验是测定这些材料切断强度最可靠的方法。
扭转试验时，试件受到较大的切应力，而且还被广泛的用于研究有关初始塑性变形的非同时性问题，如弹性后效、弹性滞后以及内耗等。
扭转试验可用于测定塑性材料和脆性材料的剪切变形和断裂的全部力学性能指标，并且还有着其他力学性能试验方法所无法比拟的优点，因此，在科研及生产检验中得到广泛运用。
七、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理，并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。
P49p57 原理；布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位面积所承受的试验力。
洛氏硬度：采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度。
维氏硬度：以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头，计算单位面积所承受的试验力。
布氏硬度优点：实验时一般采用直径较大的压头球，因而所得的压痕面积比较大。
压痕大的一个优点是其硬度值能反映金属在较大范围内各组成相得平均性能；另一个优点是实验数据稳定，重复性强。
缺点：对不同材料需更换不同直径的压头球和改变试验力，压痕直径的测量也较麻烦，因而用于自动检测时受到限制。
洛氏硬度优点：操作简便，迅捷，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可测量各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度，因而广泛用于热处理质量检测。
缺点：压痕较小，代表性差；若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷，则所测硬度值重复性差，分散度大；此外用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接比较。
维氏硬度优点：不存在布氏硬度试验时要求试验力F与压头直径D之间所规定条件的约束，也不存在洛氏硬度试验时不同标尺的硬度值无法统一的弊端；维氏硬度试验时不仅试验力可以任意取，而且压痕测量的精度较高，硬度值较为准确。
缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。
今有如下零件和材料需要测定硬度，试说明选择何种硬度实验方法为宜。
1渗碳层的硬度分布；2淬火钢；3灰铸铁；4鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体；5仪表小黄铜齿轮；6龙门刨床导轨；7渗氮层；8高速钢刀具；9退火态低碳钢；10硬质合金。
1渗碳层的硬度分布---- HK或-显微HV 2淬火钢-----HRC 3灰铸铁-----HB 4鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体----显微HV或者HK 5仪表小黄铜齿轮-----HV 6龙门刨床导轨----HS或HL(里氏硬度) 7渗氮层----HV 8高速钢刀具----HRC 9退火态低碳钢-----HB 10硬质合金---- HRA 试说明低温脆性的物理本质及其影响因素低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料，它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加，而断裂强度随温度的降低而变化不大。
当温度降低到某一温度时，屈服强度增大到高于断裂强度时，在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大，因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了，材料显示脆性。
从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低时，位错运动阻力增大，原子热激活能力下降，因此材料屈服强度增加。
影响材料低温脆性的因素有：1．晶体结构：对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高，材料脆性断裂趋势明显，塑性差。
2．化学成分：能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差，材料脆性提高。
3．显微组织：①晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。
因为晶界是裂纹扩展的阻力，晶粒细小，晶界总面积增加，晶界处塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；同时晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。
②金相组织：较低强度水平时强度等而组织不同的钢，冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳，贝氏体回火组织次之，片状珠光体组织最差。
钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。
简述根据韧脆转变温度分析机件脆断失效的优缺点。
缺点：脆性断裂一般断裂时间较短，突发性的断裂，因此在使用时一旦超过屈服强度就会很快断裂优点：脆性断裂在常温下表现为脆性，因此材料的变形随温度降低时变化不大，这样在交变温度的使用环境下，就不需要考虑材料的冷脆温度3333333333333333333333333333333333 3333333333333333333333333333333333 33333333333 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。
应力场强度因子K：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K有关，对于某一确定的点，其应力分量K确定，K越大，则应力场各点应力分量也越大，这样K就可以表示应力场的强弱程度，称K为应力场强度因子。
“I”表示I型裂纹。
P68 裂纹扩展K判据：裂纹在受力时只要满足K1>=KIC ，就会发生脆性断裂反之，即使存在裂纹，若K1Klc和Kc答：临界或失稳状态的K记作KIC或Kc，Kic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低值，即为KIC，它与试样厚度无关，而是真正的材料常数。
P71/P82 GIc答：P77/P89 当GI增加到某一临界值时，GI 能克服裂纹失稳扩展的阻力，则裂纹失稳扩展断裂。
将GI的临界值记作GIc，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GI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。
P90/P102 c：是材料的断裂韧度，表示材料阻止裂纹开始扩展的能力.P91/P104 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。
P91/P104 试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K的表达式答：新书P69旧书P80参看书中图几种裂纹的K表达式，无限大板穿透裂纹；有限宽板穿透裂纹：有限宽板单边直裂纹：受弯单边裂纹梁：无限大物体内部有椭圆片裂纹，远处受均匀拉伸：4无限大物体表面有半椭圆裂纹，远处均受拉伸：A点的试述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。
P71/P83 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有一大型板件，材料的σ=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探伤发现有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υ=1，测试材料的σ=720MPa ，试估算材料的断裂韧度KIC为多少？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σ与KIC配合比较合适?构件材料经不同热处理后,其σ和KIC的变化列于下表. σ/MPa 1100 1200 1300 1400 1500 KIC/MPa·m1/211095 7560554444444444444444444444444444444444 4444444444444444444444444444444444 444444444 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次数过载损伤：金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限或疲劳寿命减小，就造成了过载损伤。