材料力学性能复习资料

一、说明下列力学性能指标的意义

1) P σ 比例极限

2) e σ 弹性极限

3) b σ抗拉强度

4) s τ扭转屈服强度

5) bb σ抗弯强度

6) HBW 压头为硬质合金球时的布氏硬度

7) HK 显微努氏硬度

8) HRC 压头为顶角120︒金刚石圆锥体、总试验力为1500N 的洛氏硬度

9) KV A 冲击韧性

10) K IC 平面应变断裂韧性

11) R σ应力比为R 下的疲劳极限

12) ∆K th 疲劳裂纹扩展的门槛值

13) ISCC K 应力腐蚀破裂的临界应力强度因子

14) /T

t εσ给定温度T 下，规定试验时间t 内产生一定的蠕变伸长率δ的蠕变极限

15) T t σ给定温度T 下，规定试验时间t 内发生断裂的持久极限

二、单向选择题

1）在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（ b ）。

a) 越大； b) 越小；c ) 不变；d) 无规律

2）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（ b ）的现

象。

a) 升高 ；b) 降低 ；c) 不变；d) 无规律可循

3）为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性需要（ c ）的组合。

a) 高强度、低塑性 ；b) 高塑性、低强度 ；c) 中等强度、中等塑性；d) 低强度、低

塑性

4）下述断口哪一种是延性断口（d ）。

a) 穿晶断口；b) 沿晶断口；c) 河流花样 ；d) 韧窝断口

5) 5）HRC 是（ d ）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

6）I 型（张开型）裂纹的外加应力与裂纹面（b ）；而II 型（滑开型）裂纹的外加应力与

裂纹面（ ）。

a) 平行、垂直；b) 垂直、平行；c) 成450角、垂直；d) 平行、成450

角

7）K ISCC 表示材料的（ c ）。

a) 断裂韧性； b) 冲击韧性；c ) 应力腐蚀破裂门槛值；d) 应力场强度因子

8）蠕变是指材料在（ B ）的长期作用下发生的塑性变形现象。

a) 恒应变；b) 恒应力；c) 恒加载速率；d) 恒定频率

9）T t σ表示给定温度T 下，恰好使材料经过规定的时间t 发生断裂的（ b ）。

a) 蠕变极限；b) 持久强度；c) 高温强度；d) 抗拉强度

10）th K ∆表示材料的（ b ）。

a) 断裂韧性； b) 疲劳裂纹扩展门槛值；c ) 应力腐蚀破裂门槛值；d) 应力场强度因

子

11）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（ C ）。

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

12) 平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（ b ）平面应力下的塑性区。

a) 大于；b) 小于； c) 等于； d) 不一定

13)材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加而（ a ）。

a) 减小；b) 增大；c) 不变；d) 无规律

14）与干摩擦相比，加入润滑剂后摩擦副间的摩擦系数将会（ b ）。

a) 增大；b) 减小；c) 不变；d) 不一定

15) 拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的延伸率会（ B ）。

a) 越大；b) 越小；c) 不变；d) 无规律可循

16）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断面收缩率会（ C ）。

a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循

17)拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的抗拉强度会（ C ）。

a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循

材料和直径均相同的低碳钢长短试样各一个，用他们测得的伸长率，断面收

缩率，和抗拉强度是否基本相同？

试样所以要规定一个标准要求的长度，是为了检测结果的标准化。

如果试样长度不同，虽然材料完全相同，但结果可能会有所不同。

如果试样长度相差不多，一般没有实质性的差别。

如果试样长度太短，将会出现一些使检测结果不能标准化的情况。

试样检测都是要夹持的，如果太短，这夹持引起的应力会影响到试样的受拉区域，

则这种试样肯定是长度太短而影响到了检测结果。

如果试样长度长一些，因为这试样，不管如何说是均质的，其实肯定是不均质的，

只是变化范围大小不同而已。所以试样长度的加长，试样将会在其薄弱处出现破坏的原理，结果长的试样检测结果要比短试样的小一些。小多少？要看材料的不均匀程度与试样长度的差别。

标准检测，应该要按标准规定的要求来进行，才能使结果比较标准化，结果才能有权威性而让人信服。

其实，这种情况你可以做一下一些比对试验的，从而真实牢固地掌握一些基本的概念。

加载速度会对材料力学性能产生什么影响?

加载速度的快慢就是生产加工中材料变形速度的快慢。通常情况下，塑性变形速度越快，变形后的材料储能越高，应变硬化率越高。这样造成材料本体硬度提高，力学中的抗拉强度会相对高一些，耐磨性能也好一些。

加工硬化可以使屈服强度增加，但不能改变抗拉强度

金属的抗拉强度其实就是抵御外力、不让内部由于各种原因产生的裂纹发生扩展的能力。这个涉及到了材料的断裂韧性。凡是提高或降低材料断裂韧性的措施或手段会会相应提高或降低材料的抗拉强度。如（1）加入高强的分散均匀、界面结合良好的细长纤维第二相（金属中加入高强陶瓷纤维）；（2）或采取措施诱发产生应力诱导的体积发生膨胀的相变过程使得裂纹前端压应力成分增加（如氧化铝中加入氧化锆）；（3）加入极细的弥散分布硬颗粒，使得裂纹的扩展不沿直线而沿曲线传播（金属中加入碳化钛或氮化钛）；（4）裂纹前端扩展时尽可能地发生较大的塑性变形，不过这与所述的金属的本性有关

二、简答题

1.简述洛氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。

答：洛氏硬度试验方法的原理是以一定的压力（600N、1000N、1500N）将顶角为1200的金刚

石圆锥体压头或直径为1/钢球压入试样表面，以残留于表面的压痕深度e来表示材料的硬度。

洛氏硬度的计算方法为：（1）对以金刚石圆锥体为压头、总试验力为1500N的C标尺，有HRC=100-e/0.002；（2）对以钢球为压头、总试验力为600N和1000N的A和B标尺，有HRA(B)=130-e/0.002。

洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。

洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不像布氏硬度可以从小到大统一起来。（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相(如灰铸铁中的石墨片)或不均匀组织材料的硬度测定。

2）什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。

答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆。

低温脆性是材料屈服强度随温度的下降而急剧增加、但材料的断裂强度σf却随温度变化