材料力学性能课程 部分习题
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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与断裂功的能⼒。
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。
就是解理台阶的⼀种标志。
9.解理⾯:就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,可以就是韧性断裂,也可以就是脆性断裂。
沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数就是脆性断裂。
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？为什么说它就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与晶格类型。
材料力学性能》课程习题集
材料力学性能》课程习题集材料力学性能》课程题集1.解释以下名词：1) 弹性比功：材料在弹性阶段内所吸收的能量与所施加的力之比。
2) 包辛格效应：材料在受到压力时，由于晶格结构的变化而导致的体积变化。
3) 解理面：材料中存在的平面状缺陷，容易引起断裂。
4) 塑性、脆性和韧性：材料的变形能力、断裂形式和抵抗断裂的能力。
5) 解理台阶：材料中解理面上形成的台阶状缺陷。
6) 河流花样：材料中出现的一种特殊断裂形式。
7) 穿晶断裂和沿晶断裂：材料的断裂方式，穿晶断裂为穿过晶粒的断裂，沿晶断裂为沿着晶粒的界面断裂。
2.常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用σ5和σ10表示，为什么选择这样的表示方法？答：选择这种表示方法是因为延伸率随着应力的增加而逐渐减小，而σ5和σ10则可以表示在不同应力下的延伸率，从而更全面地描述材料的延展性能。
3.某汽车弹簧在未装满载时已变形到最大位置，缺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。
答：第一种故障是弹簧在弹性阶段内发生的变形，可以通过增加弹簧的刚度来解决；第二种故障是弹簧在塑性阶段内发生的变形，需要重新设计弹簧的材料和结构，以提高其抗塑性变形的能力。
4.金属的弹性模量主要取决于什么？为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能？答：金属的弹性模量主要取决于其晶格结构和原子键的强度。
它是一个对结构不敏感的力学性能，是因为即使在不同的晶格结构和原子排列方式下，金属的原子键强度也是相似的，从而导致弹性模量的变化不大。
5.今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择那种材料作为机床机身？为什么？答：选择35CrMo钢作为机床机身材料，因为它具有较高的强度和韧性，能够承受机床的重载和振动，同时具有良好的加工性能和耐磨性。
6.什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义？答：包辛格效应是材料在受到压力时，由于晶格结构的变化而导致的体积变化。
材料力学性能题
1、一块脆性材料，其单位裂纹面上的表面能γs=1J/m2，杨氏模量E=100GPa
（1）如果其中心穿透裂纹长度为1mm，其断裂强度为多少？
（2）如果γs增加到3J/m2，那么其断裂强度为多少？、
2、纯金属材料会产生冷脆现象吗？为什么？
3、为什么冷脆现象常发生在具有BCC晶体结构金属的合金材料中，而不是发生在具有FCC晶体金属合金材料中？
4、你认为提高材料的低温韧性应采用哪些方法？
5、Ti-6Al-4V合金尺寸及其上裂纹尺寸如图所
示，其流变应力为900MPa，断裂韧性为100MPa
m1/2
计算该构件所能承受的最大载荷？
6、有一块无限的薄板，在无穷远处受的应力为350MPa，板中心有一个长度为5/πcm的穿透裂纹，材料的屈服强度是500MPa。
（1）裂纹尖端处的应力场强度因子
（2）裂纹尖端处塑性区尺寸
7、一种微合金钢进行两次疲劳试验，应力水平分别为±400MPa 和±250MPa，失效疲劳周次分别为2x104和1.2x106，用此材料制成的一个零件已经在±350MPa下经过了2.5x104周次的疲劳载荷后，再在±300MPa应力水平下工作多长时间失效？
8、材料疲劳裂纹萌生，写出疲劳周次N 的表达式，其初始裂纹长度a i，终裂纹长度a f。
付华-材料性能学-部分习题答案1
第一章材料的弹性变形一、填空题：1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态，它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链，它们相应是塑料、橡胶、流动树脂（胶粘剂的使用状态。
二、名词解释1.弹性变形：去除外力，物体恢复原形状。
弹性变形是可逆的2.弹性模量：拉伸时σ=EεE：弹性模量（杨氏模数）切变时τ=GγG：切变模量3.虎克定律：在弹性变形阶段，应力和应变间的关系为线性关系。
4.弹性比功定义：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称为弹性比能或应变比能，表示材料的弹性好坏。
三、简答：1．金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。
答：金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移，这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。
对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化，而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很大。
2．非理想弹性的概念及种类。
答：非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。
表现为应力应变不同步，应力和应变的关系不是单值关系。
种类主要包括滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。
3．什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。
加载速率一定时，随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。
时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。
四、计算题：气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示：E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量；P为气孔率，适用于P≤50 %。
材料力学性能学习题与解答[教材课后答案]
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度越高。
3、计算： 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表， 温度(℃) 60 40 35 25 试计算： a. 绘制冲击功－温度关系曲线； 冲击功(J) 75 75 70 60 温度(℃) 10 0 -20 -50 冲击功(J) 40 20 5 1
冲击吸收功—温度曲线 80 70 60 50
Ak
40 30 20 10 0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0 0 0 0 0 t/℃
第三章 冲击韧性和低温脆性 1、名词解释： 冲击韧度 冲击吸收功 低温脆性
解： 冲击韧度：一次冲断时，冲击功与缺口处截面积的比值。 冲击吸收功：冲击弯曲试验中，试样变形和断裂所吸收的功。 低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态。 韧脆转变温度：材料在某一温度 t 下由韧变脆，冲击功明显下降。该温度即韧脆转 变温度。 迟屈服：用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心立方结构材料时，瞬 间并不屈服，需在该应力下保持一段时间后才屈服的现象。
2) 简述扭转实验、弯曲实验的特点？渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学 性能常用的方法是什么？ 1 扭转实验的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高。可 解： 扭转实验的特点是○
2 扭转实验 对表面强化处理工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验。 ○ 3 圆柱试样在扭转时，不产生缩颈现象，塑 时试样截面的应力分布为表面最大。○
韧脆转变温度 迟屈服
2、简答 1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法 检验和评定？[提示：低中强度的体心立方金属、Zn 等对温度敏感的材料，高强 度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能]
解：缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性。面心立方金属及合金如氏 体钢和铝合金不能用此方法检验和评定。
材料力学性能课后习题 (1)
材料力学性能课后习题第一章1.解释下列名词①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。
②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。
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塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
⑥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加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。
⑧解理断裂：解理断裂是在正应力达到一定的数值后沿一定的晶体学平面产生的晶体学断裂。
2.解释下列力学性能指标的意义（1）E( 弹性模量）；（2）σp（规定非比例伸长应力）、σe（弹性极限）、σs（屈服强度）、σ0.2（规定残余伸长率为0.2%的应力）；（3）σb（抗拉强度）；（4）n（加工硬化指数）;（5）δ（断后伸长率）、ψ（断面收缩率）3.金属的弹性模量取决于什么？为什么说他是一个对结构不敏感的力学性能？取决于金属原子本性和晶格类型。
因为合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量的影响较小。
4.常用的标准试样有5倍和10倍，其延伸率分别用δ5和δ10表示，说明为什么δ5>δ10。
答：对于韧性金属材料，它的塑性变形量大于均匀塑性变形量，所以对于它的式样的比例，尺寸越短，它的断后伸长率越大。
5.某汽车弹簧，在未装满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。
材料力学性能课后习题答案
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。
材料力学性能习题及解答库
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。
、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。
34、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ζe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,、,(,):,(,)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。
,、ζ 、ζ、ζs: ζ :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的r0.2r残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
ζ:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
0.2ζs:表征材料的屈服点。
,、ζb: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。
,、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。
,、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。
材料力学性能试题及答案
材料力学性能试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料在拉伸过程中，当应力达到某一点时，应力不再增加而应变继续增加，这种现象称为（）。
A. 弹性变形B. 塑性变形C. 蠕变D. 断裂答案：B2. 材料的屈服强度是指（）。
A. 材料开始发生塑性变形时的应力B. 材料发生断裂时的应力C. 材料发生弹性变形时的应力D. 材料发生蠕变时的应力答案：A3. 材料的硬度是指（）。
A. 材料抵抗外力作用的能力B. 材料抵抗塑性变形的能力C. 材料抵抗弹性变形的能力D. 材料抵抗断裂的能力答案：B4. 材料的疲劳是指（）。
A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案：A5. 材料的冲击韧性是指（）。
A. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案：A6. 材料的断裂韧性是指（）。
A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在断裂过程中吸收能量的能力答案：D7. 材料的疲劳强度是指（）。
A. 材料在循环应力作用下发生断裂时的应力B. 材料在拉伸载荷作用下发生断裂时的应力C. 材料在压缩载荷作用下发生断裂时的应力D. 材料在冲击载荷作用下发生断裂时的应力答案：A8. 材料的蠕变是指（）。
A. 材料在循环应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象B. 材料在恒定应力作用下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象C. 材料在高温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象D. 材料在低温下逐渐产生裂纹并最终断裂的现象答案：B9. 材料的弹性模量是指（）。
A. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在拉伸或压缩载荷作用下应力与应变的比值D. 材料在剪切载荷作用下吸收能量的能力答案：C10. 材料的泊松比是指（）。
材料力学性能课后题参考答案(DOC)
《工程材料力学性能》课后题参考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1、 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】2、 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。
材料力学性能课后习题
弯强度） ； （3）τs（材料的扭转屈服点） ； （4） τs （抗扭强度） ； （5） τp （扭转比例极限） ； （6） σbn（抗拉强度） ； （7）HBS（压头为淬火钢球的 材料的布氏硬度） ； （8）HBW：压头为硬质合金 球的材料的布氏硬度； （9）HRA（材料的洛氏硬 度） ；HRB（材料的洛氏硬度） ；HRC（材料的洛 氏硬度） ； （10）HV（材料的维氏硬度） ； （ 11 ） HK（材料的努氏硬度） ； （ 12）HS（材料的肖氏 硬度） ； （13）K（理论应力集中系数） ； （14）NSR （缺口敏感度） 3.今有如下零件和材料等需测定硬度，试说明选 用何种硬度试验方法为宜： （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（肖氏硬度）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 4.说明几何强化现象的成因，并说明其本质与形 变强化有何不同 5.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。 试 验 特点 应用范围 方 法 温度、应力状态和加 塑性变形抗力 载速率确定，采用光 拉 和切断强度较 滑圆柱试样，试验简 伸 低的塑性材 单，应力状态软性系 料。 数较硬。 应力状态软，一般都 脆性材料，以 能产生塑性变形，试 观察脆性材料 压 样常沿与轴线呈 45º 在韧性状态下 缩 方向产生断裂，具有 所表现的力学 切断特征。 行为。 测定铸铁、铸 弯曲试样形状简单， 造合金、工具 操作方便；不存在拉 钢及硬质合金 伸试验时试样轴线与 等脆性与低塑 力偏斜问题，没有附 性材料的强度 加应 弯 和显示塑性的 力影响试验结果，可 曲 差别。也常用 用试样弯曲挠度显示 于比较和鉴别 材料的塑性；弯曲试 渗碳和表面淬 样表面应力最大，可 火等化学热处 灵敏地反映材料表面 理机件的质量 缺陷。 和性能。 用来研究金属 应力状态软性系数为 在热加工条件 0.8，比拉伸时大，易 下的流变性能 于显示金属的塑性行 和断裂性能， 为；试样在整个长度 评定材料的热 上的 压力加工型， 塑性变形时均匀，没 并未确定生产 扭 有紧缩现象，能实现 条件下的热加 转 大塑性变形量下的试 工工艺参数提 验；较能敏感地反映 供依据；研究 出金属表面缺陷和及 或检验热处理 表面硬化层的性能； 工件的表面质 试样所承受的最大正 量和各种表面 应力与最大切应力大 强化工艺的效 体相等。 果。 第三章 1.缺口会引起哪些力学响应？ 答：材料截面上缺口的存在，使得在缺口的根部 产生应力集中、双向或三向应力、应力集中和应 变集中，并试样的屈服强度升高，塑性降低。 2.比较平面应力和平面应变的概念。 答：平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直 方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。平面应 变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变 可忽略，例如水坝侧向水压问题。具体说来：平 面应力是指所有的应力都在一个平面内， 如果平 面是 OXY 平面，那么只有正应力 σx，σy，剪应 力 τxy(它们都在一个平面内)， 没有 σz， τyz， τzx。 平面应变是指所有的应变都在一个平面内， 同样 如果平面是 OXY 平面，则只有正应变 εx，εy 和 剪应变 γxy，而没有 εz，γyz，γzx。 3.如何评定材料的缺口敏感性： 答：材料的缺口敏感性，可通过缺口静拉伸、偏 斜拉伸、静弯曲、冲击等方法加以评定。 7. 何谓低温脆性？哪些材料易表现出低温脆性？ 工程上，有哪些方法评定材料低温脆性？ 答：在低温下，材料由韧性状态转变为脆性状态 的现象称为低温脆性。 只有以体心立方金属为基 的冷脆金属才具有明显的低温脆性， 如中低强度 钢和锌等。而面心立方金属，如铝等，没有明显 的低温脆性。 工程上常采用低温脆性通常用脆性 转变温度，能量准则，断口形貌准则，断口变形 特征准则评定。 8. 说明为什么焊接船只比铆接船只易发生脆性 破坏？ 答：焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、 夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷，增 加裂纹敏感度，增加材料的脆性，容易发生脆性 断裂。 10.细化晶粒尺寸可以降低脆性转变温度或者说 改善材料低温韧性，为什么？ 答：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界增多有利于降 低应力集中，降低晶界上杂质度，避免产生沿晶 界脆性断裂。所以可以提高材料的韧性。 第四章 1.解释下列名词： 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； （2）I 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。 （3）应力强度因子 KI：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 有关，对于某一确定的点，其应力分量由确定， 越大，则应力场各点应力分量也越大，这样就可 以表示应力场的强弱程度， 称为应力场强度因子。 “I”表示 I 型裂纹。 （4）裂纹扩展 K 判据：裂纹在
《材料力学性能》课程习题集
《材料力学性能》课程习题集材料力学性能第一章习题1．解释下列名词：（1）弹性比功；（2）包申格效应；（3）解理面；（4）塑性、脆性和韧性；（5）解理台阶；（6）河流花样；（7）穿晶断裂和沿晶断裂。
2．常用的标准试样有5倍试样和10倍试样，其延伸率分别用σ5和σ10表示，说明为什么σ5>σ10。
3．某汽车弹簧，在未装满载时已变形到最大位置，缺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。
4、金属的弹性模量主要取决于什么为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能5、今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择那种材料作为机床机身？为什么？6、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义7、产生颈缩的应力条件是什么要抑制颈缩的发生有哪些方法8、为什么材料的塑性要以延伸率这两个指标来度量它们在工程上各有什么实际意义9、试用位错理论解释：粗晶粒不仅屈服强度低，断裂塑性也低；而细晶粒不仅使材料的屈服强度提高，断裂塑性也提高。
10、延性断口有几部分组成？其形成过程如何？11、板材宏观脆性断口的主要特征是什么？如何根据断口特征寻找断裂源？12、简述延性断裂过程中基体和第二相的作用，其形态对材料韧性水平有何关系。
13、由Hall-Petch关系式和解理断裂表达式讨论晶粒尺寸细化在强韧化中的作用。
14、为什么材料发生脆断要先有局部的塑性变形试从理论上给予解释，并从试验上举出一两个实验结果证明上述的论点是正确的。
n15．试证明对可用Hollmon关系S=Kε描述其真应力－真应变关系的材料，其条件抗拉强n度σb＝Ke式中e＝2.71816．一直径为2.5mm，长为200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm,试计算：(1)杆的最终长度；(2)在该载荷作用下的真应力S与真应变εe；(3)在该载荷作用下的条件应力σ与条件应变δ。
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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 gtδ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。
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。
材料力学性能学练习习题及答案
答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。加载速率一定时， 随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和 模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载 时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降 低。时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。 四、计算题：
cos cos
（ 1） [001]方向与[111]滑移方向的夹角 λ：
cos
12 12 12
2 2 2 12 12 12 2 2 2
0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
[001]方向与 (110) 面法线方向夹角 υ：
0 1 0 1 1 1 1 1 111 3
cos cos 70
1 1 28.6MPa 2 3
在 (111)面上的 [101] 方向的分切应力应为 28.6Mpa。 [001]方向与 [110] 滑移方向的夹角 λ：
cos
12 12 12
1．金属单晶体的塑性变形方式。 答滑移和孪生 2．什么是滑移系？产生晶面滑移的条件是什么？写出面心立方金属在室温下所 有可能的滑移系。 答：滑移系是一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。产生晶面滑移 的条件是在这个面上的滑移方向的分切应力大于其临界分切应力。 3．试述Zn、 α -Fe、Cu等几种金属塑性不同的原因。 答：Zn、α -Fe、Cu这三种晶体的晶体结构分别是密排六方、体心立方和面心立 方结构。 密排六方结构的滑移系少，塑性变形困难，所以 Zn的塑性差。 面心立方结构滑移系多，滑移系容易开动，所以对面心立方结构的金属Cu塑性 好。 体心立方结构虽然滑移系多，但滑移面密排程度低于 fcc，滑移方向个数少，较 难开动，所以塑性低于面心立方结构材料，但优于密排六方结构晶体，所以α -Fe的塑性较 Cu差，优于Zn。 4.孪晶和滑移的变形机制有何不同? 答：主要的不同1）晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变， 形成镜面对称关系。2）滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过 程中的位移量为孪生方向的原子间距的分数倍。3）滑移是全位错运动的结果而 孪生是分位错运动的结果。 5.什么是应变硬化？有何实际意义？ 答：随着应变量的增加，让材料继续变形需要更大的应力，这种现象称为应变 硬化。随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑性、韧性下降的
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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 P153、 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。
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<第一章习题>
1. 解释下列名词(复习)：
（1）弹性比功，（2）滞弹性，（3）循环韧性，（4）包申格效应，（5）解理刻面，（6）塑性、韧性和脆性，（7）解理面，（8）穿晶断裂和沿晶断裂，（9）韧脆转变
2. 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？
3. 决定材料屈服强度的因素有哪些？（复习）
4. 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？
5. 断裂强度与抗拉强度有何区别？
<第二章习题>
1．解释下列名词（复习）：
（1）应力状态软性系数，（2）缺口效应，（3）缺口敏感度，（4）布氏硬度，（5）洛氏硬度，（7）维氏硬度。
2．说明下列力学性能指标的意义（做）：
（1）σbc，（2）σbb，（3）τs，（4）NSR，（5）HBS，（6）HBW，（7）HV，（8）HK，（9）HS，（10）HL
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。
4. 试述脆性材料弯曲试验的特点及其应用。
5. 试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的试验原理，并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。
<第三章习题>
1. 解释下列名词（复习）：
（1）冲击韧度，（2）冲击吸收功，（3）低温脆性，（4）韧脆转变温度，（5）韧性温度储备。
2. 说明下列力学性能指标的意义（做）：
（1）A K、A KV和A KU，（2）FATT50，（3）NDT，（4）FTE，（5）FTP。
3. 试说明低温脆性的物理本质及其影响因素（做）。
4. 简述根据韧脆转变温度分析机件脆断失效的优缺点。
<第四章习题>
1. 解释下列名词（复习）：
（1）低应力脆断，（2）张开型（I型）裂纹，（3）应力强度因子K I，（4）塑性区，（5）有效裂纹长度，（6）裂纹扩展K判据，（7）裂纹扩展G判据。
2. 说明下列力学性能指标的意义（做）：
（1）K IC和K C，（2）G IC，（3）J IC。
3. 试述低应力脆断的原因及防止方法。
4. 试述应力场强度因子的意义及典型裂纹KI的表达式。
5. 试述K IC的测试原理及其对试样的基本要求。
6. 试述K IC与材料强度、塑性之间的关系（做）。