性能学习题集解析

一、名词解释1、塑性2、韧性3、脆性断裂4、韧性断裂5、低温脆性与韧脆转变温度6、缺口敏感度7、粘着磨损8、弹性9、弹性比功10、包申格效应11、内耗12、滞弹性13、冲击韧度14、循环韧性15、低温脆性16、韧脆转变温度17、规定非比例伸长应力与比例极限18、缺口敏感度19、张开型裂纹20、应力场强度因子K I21、裂纹扩展K判据22、裂纹扩展G判据23、裂纹尖端张开位移及断裂δ判据24、材料常规力学性能的五大指标25、断口特征三要素26、应力状态软性系数27、剪切断裂28、解理断裂29、河流花样30、韧窩31、硬性应力状态和软性应力状态32、理论断裂强度33、过载损伤34、疲劳强度35、过载损伤界36、疲劳寿命37、次载锻炼38、磨损39、耐磨性40、粘着磨损41、磨粒磨损42、腐蚀磨损43、微动磨损44、冲蚀磨损45、接触疲劳46、跑合47、蠕变48、应力腐蚀49、氢脆50、氢蚀51、白点52、氢化物致脆53、氢致延滞断裂54、松弛稳定性55、等温强度二、简答题1、为什么拉伸试验又称为静拉伸试验？拉伸试验可以测定哪些力学性能？2、拉伸式样拉断后，测量标距长度应注意的事项有哪些？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？4、消除包申格效应的方法有哪些？5、包申格效应的产生机理是什么？6、常用的硬度试验方法有哪几种？分别反映材料的哪种性能？常用于测量哪些硬度？7、8、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险？9、观察实际构件的宏观断口主要从哪几个方面入手？10、实际构件的宏观断口的特征总结。

11、如今有如下工件，需测试硬度，试说明采用何种硬度试验方法适宜？1）渗碳层中的硬度分布 2）淬火钢件 3）灰铸铁4）鉴别钢中残余γ和隐晶M 5）硬质合金6）陶瓷涂层 7）电镀镀层 8）玻璃今有如下工件需要测定硬度，试说明选用何种硬度试验法为宜。

○1渗碳层的硬度分布——努氏硬度○2淬火钢——洛氏硬度○3灰铸铁——布氏硬度○4鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体——显微维氏硬度○5仪表小黄铜齿轮——布什硬度今有如下工件需要测定硬度，试说明选用何种硬度试验法为宜。

○1硬质合金——洛氏硬度○2球铁铸件——布什硬度○3龙门刨床导轨——洛氏硬度○4氮化层——表面洛氏硬度○5珠宝鉴定——努氏硬度12、影响弹性模量的因素有哪些？13、影响金属材料力学性能的因素有哪些？14、影响屈服强度的内在因素有哪些？15、影响屈服强度的外在因素有哪些？16、屈服强度的工程意义。

17、金属材料产生明显屈服的条件是什么？18、试述加工硬化的工程意义。

19、影响三要素所占比例的因素是什么？20、格里菲斯公式的适用范围是什么？在什么情况下需要修正？21、弯曲试验的特点是什么？22、扭转实验的特点是什么？23、试述缺口的三个效应是什么？24、影响材料缺口敏感度的因素有哪些？25、试述布氏硬度实验的优缺点。

26、试述洛氏硬度实验的优缺点。

27、试述维氏硬度实验的优缺点。

28、简述一次性冲击弯曲试验的实际应用。

29、材料在承受冲击载荷时性能发生哪些改变？30、试述材料的多冲抗力与材料的强度和塑形的关系。

31、材料低温脆性产生的宏观原因是什么？32、试述K I与K IC的区别。

33、影响材料低温脆性的因素有哪些？34、材料裂纹扩展的判据有哪些？35、应力腐蚀产生的条件和特征是什么？36、防止应力腐蚀的措施有哪些？37、从宏观角度分析材料低温脆性的产生原因有哪些？38、从微观角度分析材料低温脆性的产生原因有哪些？39、试从宏观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有？40、试从微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有？41、影响材料低温脆性的因素有哪些？42、试描述σ-1和⊿K th的不同。

43、疲劳断裂的特点有哪些？44、试述金属表面强化对疲劳强度的影响。

45、试述粘着磨损产生的条件和机理。

46、试述防止粘着磨损的措施。

47、改善冲蚀磨损耐磨性的措施48、试述蠕变产生的原因。

49、应力腐蚀断裂机理。

50、氢致延滞断裂的特点52、 影响材料断裂韧度的因素有哪些？计算题1、 有一化工合成塔，直径为D=3200mm ，工作压力P=6MPa ，选用材料为σ0.2=l200MPa ，K IC =58MPa·m 1／2，厚度t=16mm 的钢板．制作过程中，经探伤发现在纵焊缝中，存在一纵向椭圆裂纹，2a=4mm ，2c=6 mm ．试校核该合成塔能否安全运行。

从断裂力学角度考虑，选用哪种材料较为合适？3、有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa ，K Ⅰc =115 MPa ·m 1/2，探伤发现有20mm 长的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力900 MPa 下工作，试计算K Ⅰ和塑性区宽度，并判断该件是否安全。

4、有板件在脉动载荷下工作，σmax =200MPa ，σmin =0，该材料的σb =670MPa ，σ0.2=600MPa ，K Ⅰc =104 MPa ·m 1/2，Paris 公式中C=6.9X10-12，n=3.0，使用中发现有0.1mm 和1mm 的单边横向穿透裂纹，请估算它们的疲劳剩余寿命。

2、有一火箭壳体承受很高的工作压力，其周向最大工作拉应力σ＝1400Mpa ，采用超高强度钢制造，焊接后往往发现有纵向表面半椭圆裂纹，尺寸为a ＝1.0mm,a/2c=0.3,现有两种材料，其性能如下：A ：σ0.2＝1700Mpa 、K IC =78Mpam 1/2B ：σ0.2＝2800Mpa 、K IC =47Mpam 1/2部分答案：1、屈服强度的工程意义？一、作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；二、根据屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆性断裂的参考依据。

2、影响金属材料屈服强度的因素？一、晶体结构二、晶界与亚晶界三、溶质元素四、第二相五、温度六、应变速率与应力状态3、加工硬化的实际意义？材料的应变硬化性能，在材料的加工和应用中有十分明显的实用价值。

在加工方面，利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施。

这是由于已变形的部位产生加工硬化，屈服强度提高，将变形转移到别的未变形部位。

如此反复进行，便可获得均匀的塑性变形，从而获得合格的冷变形加工制品；另外，低碳钢切削时，易产生粘刀现象，且表面加工质量差。

如果切削加工前进行冷变形降低塑性，便可以使切屑容易脆断脱落，改善切削加工性能。

在材料应用方面，应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件使用安全。

机件在使用过程中，某些薄弱环节可能因偶然过载而产生塑性变形，但是，由于应变硬化的作用，会阻止塑性变形继续发展，从而保证了机件的安全使用。

应变硬化也是强化金属的重要手段尤其是对于那些不能进行热处理强化的金属，如低碳钢、奥氏体不锈钢、有色金属等，这种强化方法显得更为重要。

2、计算题a)有一化工合成塔，直径为D=3200mm，工作压力P=6MPa，选用材料为σ0.2=l200MPa，K IC=58MPa·m1／2，厚度t=16mm的钢板．制作过程中，经探伤发现在纵焊缝中，存在一纵向椭圆裂纹，2a=4mm，2c=6 mm．试校核该合成塔能否安全运行。

从断裂力学角度考虑，选用哪种材料较为合适？3、有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa ，K Ⅰc =115 MPa ·m 1/2，探伤发现有20mm 长的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力900 MPa 下工作，试计算K Ⅰ和塑性区宽度，并判断该件是否安全。

4、有板件在脉动载荷下工作，σmax =200MPa ，σmin =0，该材料的σb =670MPa ，σ0.2=600MPa ，K Ⅰc =104 MPa ·m 1/2，Paris 公式中C=6.9X10-12，n=3.0，使用中发现有0.1mm 和1mm 的单边横向穿透裂纹，请估算它们的疲劳剩余寿命。

2010年考试内容一、名词解释1、弹性比功：弹性比功又称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

A1、滞弹性：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。

1、循环韧性：金属材料在交变载荷（震动）作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，又叫金属的内耗。

2、有一火箭壳体承受很高的工作压力，其周向最大工作拉应力σ＝1400Mpa ，采用超高强度钢制造，焊接后往往发现有纵向表面半椭圆裂纹，尺寸为a ＝1.0mm,a/2c=0.3,现有两种材料，其性能如下：A ：σ0.2＝1700Mpa 、K IC =78Mpam 1/2B ：σ0.2＝2800Mpa 、K IC =47Mpam 1/22、包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，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。

3、脆性断裂：脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显征兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程，因而具有很大的危险性。

断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。

A4、韧性断裂：韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。

裂纹扩展较慢，消耗大量塑性变形功。

断口宏观观察呈灰暗色、纤维状。

5、应力状态软性系数：材料所受的应力状态下，最大的切应力分量与最大正应力分量之比，系数越大，最大切应力分量越大，应力状态越软，材料越容易产生塑性变形，反之系数越小，表示应力状态越硬，材料越容易产生脆性断裂。

A5、缺口效应：由于缺口的存在，缺口截面上的应力状态将发生变化的现象。

6、缺口敏感度：常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作为材料敏感性指标，称为缺口敏感度。

比值越大，缺口敏感性越小。

7、冲击韧度：是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功表示。

7、低温脆性：体心立方金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金，尤其是工程上常用的中、低强度结构钢，当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。

A7、韧脆转变温度：材料屈服强度急剧升高的温度，或断后伸长率、断面收缩率、冲击吸收功急剧减少的温度。

7、张开型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹。

7、应力场强度因子K I：张开型裂纹尖端区域各点的应力分量大小除了取决于其位置外，还取决于KI值的大小。