《材料性能学》总复习题部分答案

绪论二、单项选择题1、下列不是材料力学性能的是（）A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能2、属于材料物理性能的是（）A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性三、填空题1、材料的性能可分为两大类：一类叫_ _，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫_ _，反映材料在加工过程中表现出来的特性。

2、材料在外加载荷（外力）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，叫做材料_ 。

四、简答题1、材料的性能包括哪些方面？2、什么叫材料的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？第一章材料单向静拉伸的力学性能一、名词解释弹性极限：是材料由弹性变形过渡到弹—塑性变形时的应力（或达到最大弹性变形所需要的应力）。

强度:是材料对塑性变形和断裂的抗力。

屈服强度：材料发生屈服或发生微量塑性变形时的应力。

抗拉强度：拉伸实验时，试样拉断过程中最大实验力所对应的应力。

塑性变形：是材料在外力作用下发生的不可逆永久变形但不破坏的能力。

韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

二、单项选择题1、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（）A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性2、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（）A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度3、拉伸实验中，试样所受的力为（）A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力4、常用的塑性判断依据是（）A、断后伸长率和断面收缩率B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性D、断后伸长率和塑性5、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（C ）A、越大越好B、越小越好C、大些，但不可过大D、小些，但不可过小6、工程上一般规定，塑性材料的δ为（）A、≥1%B、≥5%C、≥10%D、≥15%7、形变强化是材料的一种特性，是下列（ C ）阶段产生的现象。

A、弹性变形；B、冲击变形；C、均匀塑性变形；D、屈服变形。

8、在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（）。

A、力—伸长曲线；B、工程应力—应变曲线；C、真应力—真应变曲线。

9、空间飞行器用的材料，既要保证结构的刚度，又要求有较轻的质量，一般情况下使用（）的概念来作为衡量材料弹性性能的指标。

A、杨氏模数；B、切变模数；C、弹性比功；D、比弹性模数。

10、韧性是材料的力学性能，是指材料断裂前吸收（）的能力。

A、塑性变形功和断裂功；B、弹性变形功和断裂功；C、弹性变形功和塑性变形功；D、塑性变形功。

11、拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断面收缩率会（）。

a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循。

12、拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的抗拉强度会（）。

a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循13、拉伸时的比例试样的尺寸越短，其断后伸长率会（）a) 越高；b）越低；c）不变；d）无规律14、材料的弹性比功，可通过（）来得到提高。

a) 提高抗拉强度、降低弹性模量；b) 提高弹性极限、降低弹性模量；c) 降低弹性极限、降低弹性模量；d) 降低弹性极限、提高弹性模量。

15、从化学键的角度看，一价键材料的硬度变化规律是（ A ）。

a) 离子键＞金属键＞氢键；b) 离子键＞氢键＞金属键；c) 氢键＞金属键＞离子键；d) 金属键＞离子键＞氢键16、双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出1~3个数量级，是因为（）。

a) 模型不正确；b) 近似计算太粗太多；c) 实际材料有缺陷；d) 实际材料无缺陷17、生产上为了降低机械噪声，对有些机件应选用（）高的材料制造，以保证机器稳定运转。

A、循环韧性；B、冲击韧性；C、弹性比功；D、比弹性模数。

18、拉伸断口一般呈杯锥状，由纤维区、放射区和（）三个区域组成。

A、剪切唇；B、瞬断区；C、韧断区；D、脆断区。

19、金属具有应变硬化能力，表述应变硬化行为的Hollomon公式，目前得到比较广泛的应用，它是针对真实应力-应变曲线上的（）阶段。

A、弹性；B、屈服；C、均匀塑性变形；D、断裂。

三、判断题（√）1、工程设计和材料选用中一般以工程应力、工程应变为依据；但在材料科学研究中，真应力与真应变具有更重要的意义。

（×）2、构件的刚度Q与材料的弹性模量E成正比，而与构件的横截面积A成反比。

（）3、对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小越好。

（）4、包申格效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限升高的现象。

四、填空题1、对于材料的静拉伸实验，在整个拉伸过程中的变形分为弹性变形、弹塑性变形和_ _三个阶段，塑性变形又可分为、均匀塑性变形和_ 三个阶段。

2、典型的弹性不完整性主要有、、、等形式。

3、随着温度的增加，金属的弹性模量下降；通常加载速率增加，金属的弹性模量不变，陶瓷的弹性模量不变，高分子材料的弹性模量随着负载时间的增加而下降。

4、弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产生的。

对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越（大、小）越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越（大、小）越好。

5、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度性能指标是_ _、_ 等。

6、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力称为塑性，常用的塑性性能指标是和_ _。

7、低碳钢拉伸的过程中，其屈服齿上往往存在和，通常把作为屈服强度，因为其。

铸铁在拉伸过程中测得的屈服强度用表示。

8、一般情况下，温度升高金属材料的屈服强度；在应变速率较高的情况下，金属材料的屈服应力将显著；切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度就越。

9、σe 表示材料的，σp表示材料的，σs表示材料的，σb表示材料的。

10、材料三种主要的失效形式为、、。

11、低碳钢静拉伸断裂的宏观断口呈，由、、三个区域组成。

微孔聚集型断裂的微观特征是；解理断裂的微观特征主要有、和；沿晶断裂的微观特征为断口。

12、按照裂纹的扩展路径来看断裂主要分为、，其中一般是脆性断裂。

13、材料的断裂按断裂机理分可分为断裂，断裂和断裂；按断裂前塑性变形大小分可分为断裂和断裂。

五、简答题1、简述韧性断裂和脆性断裂的宏观断口特征。

典型宏观韧性断口由哪些区域组成？2、衡量弹性的高低用什么指标，为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性。

答：衡量弹性高低用弹性比功ae=σe2/2E。

由于弹性比功取决于弹性极限和弹性模量，而材质一定，弹性模量保持不变，因此依据公式可知提高弹性极限可以提高材料的弹性比功，改善材料的弹性。

3、某种断裂的微观断口上观察到河流状花样，能否认定该断裂一定属于脆性断裂？为什么？如何根据河流状花样寻找裂纹的源头。

4、简述韧性断裂的微观过程及韧性断口的微观形貌特征。

答：在三向应力的作用下，使得试样心部因夹杂物或第二相质点破裂等原因而形成微孔（微孔形核），微孔不断长大形成微裂纹，微裂纹聚合在一起形成裂纹。

微观形貌特征：韧窝。

5、单晶体纯金属的弹性模量与多晶体纯金属相比具有什么特点?纯铁（体心立方）和纯铝（面心立方）什么方向的弹性模量最大?答：单晶体的弹性模量呈现出明显的各向异性，多晶体尽管其中单个晶粒的弹性模量为各向异性，但整体上呈现各向同性，即伪等向性。

单晶体中弹性模量最大的方向是晶体中的密排晶向。

纯铁为体心立方晶格，其最大弹性模量方向为{111}，纯铝为面心立方晶格，最大弹性模量方向为{110}。

六、分析题1、分析拉伸曲线图中1、2两种材料的变形规律，并指出属于何种材料（脆性材料、低塑性材料、高塑性材料）及其原因，并分析宏观断口。

答：（1）弹性变形、塑性变形、断裂；无颈缩和屈服。

由于塑性变形明显但没有颈缩，属于低塑性材料，韧性断口，杯锥状不明显。

（2）弹性变形、屈服、均匀塑性变形、颈缩、断裂。

因其出现颈缩为高塑性材料。

杯锥状韧性断口。

2、某汽车弹簧，在未装满载时已变形到最大位置，卸载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。

试分析这两种故障的本质及改变措施。

（提示：前者刚度不足，后者弹性不足）3、某碳钢经不同的热处理后在相同条件下拉伸，拉伸曲线的弹性变形阶段有什么相同点？为什么？答：二者的弹性变形阶段往往存在线性阶段，应力与应变呈正比关系，并且斜率基本相同。

因为相同成分的钢其弹性模量E基本保持不变，根据工程应力应变关系可知，E为斜率则相同。

4、现有do=10mm的圆棒长试样（L0=100mm）和短试样（L0=50mm）各一根，测得其延伸率δ10与δ5均为25%，问长试件和短试件的塑性是否一样？哪个塑性好？为什么？七、计算题1、测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，F b=33.81KN，F s=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。

试求此钢的σs，σb及δ值是多少？2、一个拉伸试样，标距50mm，直径13mm，实验后将试样对接起来后测量标距81mm，伸长率多少？若缩颈处最小直径6.9mm, 断面收缩率是多少？3、一直径为2.5mm，长为200mm的杆，在载荷2000牛顿（N）作用下，直径缩小为2.2mm（无颈缩），试计算：①杆的最终长度l；②在该载荷作用下的条件应力σ与条件应变ε。

4、将某材料制成长50mm，直径为5mm的圆柱形拉伸试样，进行拉伸试验，试验力为8000牛顿（N）时，试样伸长量（l）为2.5mm（无颈缩），试计算⑴△试样此时的直径R；⑵在该载荷作用下的条件应力σ和条件应变ε。

第二章材料在其他静载下的力学性能二、单项选择题1、适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属的硬度的测试方法是（B ）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都可以2、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都不宜3、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上都可以4、缺口试样中的缺口包括的范围非常广泛，下列（）可以称为缺口。

A、材料均匀组织；B、光滑试样；C、内部裂纹；D、化学成分不均匀。

5、单向压缩条件下的应力状态系数为（）。

a) 0.5；b) 1.0；c) 0.8；d) 2.06、HRC是（）的一种表示方法。

a) 维氏硬度；b) 努氏硬度；c) 肖氏硬度；d) 洛氏硬度7、缺口引起的应力集中程度通常用应力集中系数K t表示，应力集中系数定义为缺口净截面上的（）与平均应力之比。

A、最大应力；B、最小应力；C、屈服强度；D、抗拉强度。

8、扭转加载的应力状态系数（）单向拉伸的应力状态系数。

a) 大于；b) 小于；c) 等于；d) 无关系9、在单向拉伸、扭转与单向压缩实验中，应力状态系数的变化规律是（）a) 单向拉伸＞扭转＞单向压缩； b）单向拉伸＞单向压缩＞扭转；c）单向压缩＞扭转＞单向拉伸；d）扭转＞单向拉伸＞单向压缩；三、判断题（）1、应力状态软性系数越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，材料越易于产生塑性变形；反之，应力状态软性系数越小，表示应力状态越硬，则材料越容易产生脆性断裂。