材料结构与性能考试题库
钢结构考试题及答案
一、填空题：1、承受动力荷载作用的钢结构,应选用 综合性能好 的钢材;2、钢材中磷的含量过多,将使钢材出现 热脆 现象;3、钢材牌号Q235－BF,其中235表示 fy=235Mpa ,B 表示 质量等级B 级 ,F 表示 沸腾钢 ;4、采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条5、轴心受压构件的承载能力极限状态有 强度 和 稳定 ;6、双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是 弯曲 屈曲;7、钢梁在集中荷载作用下,若局部承压强度不满足应采取的措施是 支承加劲肋 ; 8、焊接工字形梁腹板高厚比ywf t h 235170时,为保证腹板不发生局部失稳,应设置 横向加劲肋 和 纵向加劲肋 ;9、工字形截面组合梁的抗弯强度计算考虑部分截面发展塑性时,其受压件翼缘板的外伸宽度应满足 ;10、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度,受拉,受压构件要限制长细比; 二、单项选择题：1、体现钢材塑性性能的指标是 CA 屈服点B 强屈比C 延伸率D 抗拉强度2、在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是 B 的典型特征 A 脆性破坏 B 塑性破坏 C 强度破坏 D 失稳破坏3、同类钢种的钢板,厚度越大AA 、强度越低B 、塑性越好C 、韧性越好D 、内疗构造缺陷越少 4、钢材的冷弯试验是判别钢材C 的指标;A 强度B 塑性C 塑性及冶金质量D 韧性及可焊性 5、钢材的强度指标是 C ;A 延伸率B 韧性指标C 屈服点D 冷弯性能 6、钢结构具有良好的抗震性能是因为 C ;A 钢材的强度高B 钢结构的质量轻C 钢材良好的吸能能力和延性D 钢结构的材质均匀7、钢材经历了应变硬化应变强化之后 A ;A 强度提高B 塑性提高C 冷弯性能提高D 可焊性提高 8、下列因素中, A 与钢构件发生脆性破坏无直接关系; A 钢材屈服点的大小B 钢材含碳量 C 负温环境D 应力集中 9产生焊接残余应力的主要因素之一是 CA. 钢材的塑性太低B. 钢材的弹性模量太大C. 焊接时热量分布不均匀D. 焊缝的厚度太小 10、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠 CA 栓杆的预拉力B 栓杆的抗剪能力C 被连接板件间的摩擦力D 栓杆被连接板件间的挤压力 11、下列梁不必验算整体稳定的是 dA 焊接工字形截面B 箱形截面梁C 型钢梁D 有刚性铺板的梁 12、对直接承受动荷载的钢梁,其工作阶段为AA 、弹性阶段B 弹塑性阶段C 塑性阶段D 、强化阶段 13、受弯构件的整体失稳是 C 屈曲;A 、弯曲B 、 扭转C 、 弯扭D 、 A 、B 、C 都不正确 14、压弯构件在弯矩作用平面外,发生屈曲的形式是 C ;A 弯曲屈曲B 扭转屈曲C 弯扭屈曲D 三种屈曲均可能 15、板件的宽厚比加大,其临界应力 B ;A 、 提高B 、 降低C 、 不变D 、 没关系、 三、简答题1、作为结构工程师检验钢材性能指标时,至少要求了解哪几项指标解：fy、fu、δ2、列举三种容易引起钢材变“脆”的因素解：影响钢材脆性的主要因素是钢材中硫和磷的含量问题,在高温时,硫使钢变脆,称热脆,在低温时,磷使钢变脆,称冷脆;氧和氮全是钢中的有害杂质,氧的作用和硫类似,氮的作用和磷类似;3、字形截面梁上设有一动力装置,在某点的最大拉应力为150Mpa,最大压应力为150Mpa,问计算疲劳强度时,该点的应力幅为多大解：△σ=σmax-σmin=150--150=300Mpa该点的应力幅为300Mpa4、一承受静力拉抻搭接连接,采用普通焊接,问图示焊接布置和构造有何不合理之处;5、假定轴压构件A的最大长细比为100,而轴压构件B的最大长细比为150,能否判定哪一根构件的整体稳定承载力高说明原因;解：不能判定哪一根构件的整体稳定承载力高原因： N=φ. φ→a b c d除了长细比之外,还有截面形式,截面类型、钢材种类,钢材的强度有关系1、建筑钢结构焊接技术规程JGJ－2002推荐使用碳当量或CE 来衡量低合金钢的焊接性能;2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素,其中磷和氮易引起钢材的低温冷脆;3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次数;4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、Z向收缩率和冲击韧性;5、主要焊接结构不能采用Q235 A 级钢,因含碳量不作交货条件,无法保证含碳量;6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时,宜选择E43 型焊条;7、钢结构设计规范GB50017－2003规定：质量属于三级的焊缝,焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的倍;8、单轴对称的T形截面轴心受压构件,绕对称轴失稳时易发生弯扭失稳,绕非对称轴时易发生弯曲失稳;9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲,设计时应遵循等稳定原则,如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用不等边角钢长肢相连的截面型式;10、在轴心受压构件中,确定箱形截面板件满足局部稳定的宽高厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲或局部屈曲临界应力不低于屈服应力,或不先于屈服,确定工字形截面确定板件宽高厚比限值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲或局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳;11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响,相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘,当荷载作用于梁的受压翼缘时,其梁的整体稳定性将降低;12、某梯形钢屋架,下弦支座处应设置刚性系杆,该系杆需要按受压杆设计;13、某工字形组合截面简支梁,若腹板的高厚比为100,应设置横向加劲肋,若腹板高厚比为210,应设置纵向加劲肋;模拟试题参考答案一填空题：1、钢材重量轻而强度高,塑性和韧性好 ,钢结构的耐热性好但防火性差 ;2、对于一般钢排架和框架结构,由于很难区分产生最大效应的可变荷载,荷载组合系数ψ取 ;3、衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率；4、冷作硬化提高了钢材的屈服强度；降低了钢材的塑性和韧性；5、钢材发生疲劳破坏的先决条件是形成裂缝；6、焊接结构在低温下容易发生脆断；7、焊接16Mn钢时,应采用Ｅ50××焊条；8、工程中采用的级螺栓属于高强度螺栓,等级代号中的“10”表示螺栓材料的最低抗拉强度fu=1000N/mm2,“.9”表示螺栓材料屈强比为；〖解〗1、肢背与肢尖焊缝所受内力： N 1=k 1N=×600=420kN N 2=k 2N=×600=180kN 2、所需有效焊缝长度： l w1=N 1/2h e f f w= 420000/2××8×160= 234 mm l w2=N 2/2h e f f w = 180000/2××8×160= 100 mm 3、角焊缝实际长度应为： l 1≥l w1+10=234+10=244 mm 取 l 1= 250 mm ； l 2≥l w2+10=100+10=110 mm 取 l 2= 110 mm ； 9、轴压构件腹板局部稳定的保证条件是h 0／t w 不大于某一限值,此限值和钢材的 屈服强度 有关,与压杆的 最大长细比 有关；10、在钢梁抗弯强度计算中规定了截面塑性发展系数的限值,而不是完全按塑性铰来设计,这既能充分利用材料的强度性能,又能避免梁的 变形 过大而影响梁的正常使用； 11、梁的腹板的主要作用是抗 剪 ；12、当梁的整体稳定系数φb 大于 时,需用φ'b 代替φb ,它表明钢梁已经进入 弹塑性 阶段；13、弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件,其弯矩作用平面外的__整体稳定__可不必验算,但必须计算单肢的稳定性； 14、钢屋盖系统中, 柔性 系杆只能承受拉力,不能承受压力;15、组合梁是指钢梁和所支承的钢筋混凝土板组成的一个整体而共同 抗弯 的构件; 二判断题：请在题号前的括号内作记号,正确的记“√”,错误的记“×”√1、钢构件的疲劳破坏,实质上是构件上或构件连接处的微观裂纹与缺陷在连续重复荷载的作用下不断扩展直至断裂破坏的过程;√２、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度,受拉、受压构件要限制长细比； √3、侧面角焊缝主要承受剪应力；√4、当焊缝质量为三级时,对接焊缝的抗拉强度通常只能达到焊件母材抗拉强度的倍； ×5、对于轴心受压构件,承载能力极限状态只包括强度计算； √6、材料的屈服点变化对压杆的弹性屈曲承载力影响不大；×7、保证梁的整体稳定的主要措施是在梁的腹板上设置横向加劲肋和纵向加劲肋；√8、实腹式轴心受压柱的组成板件的局部稳定必须得到保证,它也属于承载力极限状态的一部分； √9、轴心受压柱的柱脚一般由靴梁、底板和锚拴等组成；√10、对于直接承受动力荷载的梁,不能考虑截面的塑性发展,按弹性设计；×11、对于任何实腹式构件来说,只要组成板件的局部稳定得到满足,就不会出现整体失稳；√12、对于偏心在实轴上的格构式偏心受压构件,不必验算其弯矩作用平面外的整体稳定,但应验算单肢的稳定性； √13、对于无檩屋盖体系可不设钢屋架上弦的横向水平支撑； √14、在设计钢结构时,必须全面考虑制造、运输和安装等条件； √15、钢管混凝土是指在钢管中浇灌混凝土的构件; 四、计算题：1、根据图示条件,计算该节点角焊缝长度;采用两侧面焊缝已知条件：N=600KN 静力荷载 f f w ＝160 N/mm 2h f ＝8 mm, k 1＝ ,k 2＝2、试验算下图所示搭接接头的连接强度;连接钢板为－250×12,钢材为Q235A3,采用M20的集高强度螺栓,孔经22mm;其余条件见图中所示;钢板表面为喷砂后生赤锈, μ=〖解〗：查表3—3,可知： P= 110 KN l 1= 4×80=320 mm <15d o =330 mmβ= 1钢板表面为喷砂后生赤锈, μ=N v b=×1××110 KN = KNN = 500 KN < n N v b=15×= KN满足螺栓抗剪承载力要求;钢板净截面承载力验算：σ= N’/ An =N1－n/ An= 500×1031－·3/15/250－3×22×12= N/mm2 < f连接钢板净截面承载力满足要求;3、某钢屋架中一轴心受压杆,Ｎ＝1200 KN,l0x=1500mm,l0y=4500mm,采用两根Ｌ160×100×14角钢,短边相连,组成Ｔ形截面,节点板厚12mm,钢材为Ｑ235,f=215 N/mm2;试验算该杆是否满足强度、稳定性和刚度要求;截面如下图所示查教材附表3—3,可得惯性半径：i y = cm i x = cm截面面积：A = ×2 = cm22、刚度验算：已知：l0x =1500mm=150cm ; l0y = 4500 mm=450cmλx = l ox / i x =150 / = < λ=150 满足刚度要求;λy = l oy / i y =450 / = < λ=150 满足刚度要求;3、稳定性验算：本构件属于b类,按λy = 查表得φy =N /φy A = 1200000 /××102= N /mm2 > f 不满足稳定性要求;4、强度验算：N /A = 1200000 /×102 = 263 N /mm2 > f 不满足强度要求;4、某工作平台采用普遍工字钢简支梁,梁的跨度为,间距为,平台上承受均布永久荷载标准值m不含梁的自重,均布可变荷载均为静载m,该梁跨中无侧向支承,容许相对挠度为1/250;若采用Ｑ235钢材,I22a普通热轧工字钢,是否能够满足强度、稳定性和刚度要求已知条件：1、ｆ＝215 N/mm22、I22a普通热轧工字钢的有关参数：Wx= ; Ix=3406 cm4 ;每米自重： m3、γx＝〖解〗1、荷载计算q = 2×++×× = KN/m2、内力计算Mx = ql2/8 = ×42 / 8 = kN·M3、强度计算Mx / γx Wx = ×106/××103= N /mm2<ｆ＝215 N/mm2满足强度条件;4、稳定性验算;对于型钢截面,只需验算其整体稳定性;查教材附表2—6 得φb = >查教材附表2—5 得φ’ b =Mx /φ’bWx = ×106/××103= N/mm2<ｆ＝215 N/mm2满足整体稳定性条件;5、刚度验算q k= 2×++× = kN/MMxk= q k l2/8 = ×42= kN·Mv/l= Mxk·l/10EIx=×106×4000/10××105×3406×104= 1/529 < v/l =1/250满足刚度条件;5、一箱形截面偏心受压柱,钢材为Q235A3,截面尺寸如图所示,柱的计算长度为6米,柱中无横向力作用,柱承受轴向内M2=450KN·M绕x—x轴作用,柱底截面的弯矩M1=0;柱的上下两端均可视为无侧移的铰节点;试验算该柱的整体稳定性和各板件的局部稳定性;〖解〗1、截面参数：截面面积：A=2×14×500+10×500=24000mm2截面惯性矩：Ix=2×5003×10/12 + 2×14×500×2572 + 2×143×4Iy=2×5003×14/12 + 2×10×500×2052 + 2×103×4截面惯性半径：ix= √I x/A = mm iy= √I y/A =截面抗弯系数：W1x= / 264 = 4292606 mm32、构件长细比、稳定系数：b类x xλy = 6000 / = φy =3、截面内力：N = 3000 kN M2 = 450 kN·M M1 = 04、强度计算：N / A + M x/γx W1x = 3000×103 /24000 + 450×106 /×4292606= 125 + = N/mm2 ≈ f = 215 N/mm2满足强度条件;5、整体稳定计算；平面内整体稳定：公式：N /φx A +βmx M x / γx W1x1－N/N EX≤f式中：βmx =N EX = π2EA /λx2 = ×206×103×24000 / = 64056×103 NN /φx A +βmx M x / γx W1x1－N/N EX3000000 ×= ——————+ —————————————————= N/mm2×24000 ×4292606×1－3000000×< f = 215 N /mm2满足平面内稳定条件;平面外整体稳定：公式：N /φy A +βtx M x / φb W1x≤f式中：βtx = φb =箱形截面N /φy A +βtx M x / φb W1x3000000 ×= —————+ ———————= N/mm2< f = 215 N /mm2×24000 ×4292606满足平面外稳定条件;6、局部稳定计算：W1= I x /h o/2= / 250 = 4532992σmax = N / A +M x / W12σmin = N / A －M x / W1= 3000000 / 24000 －2αo = σmax－σmin/σmax =224－26/ 224 = <腹板高厚比：h o / t w = 500 / 10 = 50 < 16×+×30+25 = 54翼缘板： b o / t = 400 / 14 = 29 < 40 b 1 / t = 50 / 14 = < 15 局部稳定皆能保证;一、 填空题每空1分,共20分1．钢材五项机械性能指标是 抗拉强度 、 屈服点 、 伸长率 、 180度冷弯 、 冲击韧性; 2． 冷弯性能 是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标; 3．薄板的强度比厚板略 高 ;4．承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是 60 h f ,最小计算长度 是 8h f 且≥ 40 mm;5．在螺栓连接中,最小端距是 2d 0 、最小栓距是 3d 0 ; 6．轴心受压构件的缺陷有 残余应力 、 初弯曲 、 初偏心 ;7．钢材在250oC 度附近有 强度 提高 塑性和韧性 降低现象,称之为蓝脆现象; 8．格构式轴心受压构件的等稳条件是 λox = λy ;9．实腹式压弯构件在弯矩平面内屈曲形式为 弯曲屈曲 ,在弯矩平面外屈曲形式为 弯扭屈曲 ; 二、单项选择题每小题1分,共5分1．钢材中硫的含量超过规定标准 d ;a. 将提高钢材的伸长率b. 将提高钢材的抗拉强度c. 将使钢材在低温工作时变脆d. 将使钢材在高温工作时变脆 2. 抗拉强度与屈服点之比是表示钢材的 c ;a. 塑性变形能力b. 极限承载力c. 强度储备 3. 采用手工电弧焊焊接Q235钢材时应采用 a 焊条; 43型 b. E 50型 c. E 55型d.无正确答案 4. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有 d ;a.强度b.强度和整稳c. 强度、整稳、局稳d. 强度和刚度5. 焊缝质量检查标准分为三级,其中 a 级质量最好;a.一级b.二级c.三级三、简答题每小题3分,共15分1．简述影响钢材性能的主要因素有哪些1化学成分；2冶金缺陷；3钢材硬化；4温度影响5应力集中；6反复荷载作用; 2．简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类1螺栓杆被剪断；2挤压破坏；3板件被拉断；4板件端部剪切破坏; 3．梁腹板加劲肋的配置规定是什么 1当w t h 0≤y f 23580时,按构造配置加劲肋;2当wt h 0>y f 23580时,按计算配置加劲肋;3当wt h 0>y f 235170时,应配置纵横向加劲肋;4梁的支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋;4．简述角焊缝的焊脚尺寸为什么既不能太大也不能太小为了避免焊缝区的基本金属过热,减少焊件的焊接残余应力和残余变形,角焊缝的焊脚尺寸不宜过大；另外角焊缝的焊脚尺寸不宜过小,否则焊缝因输入能过小,而焊件厚度较大,以致施焊时冷却速度过快,产生的淬硬组织,导致母材开裂 5．解释下列符号的含义1Q345—BF 2L100×80×8Q 代表屈服点的字母 L 代表角钢 235代表屈服点 100代表长边宽B 代表质量等级 80代表短边宽 F 代表沸腾钢 8代表厚度 四、计算题共60分1．试验算图示焊缝连接的强度;已知作用力F=100kN 静力荷载,手工焊,E43型焊条,没有采用引弧板,w f f =160N/mm 2 ,h f =10mm10分;V=100 KNM=100×103×200=20×106Nmm 该连接安全;2．试验算图示高强度螺栓连接的强度;采用级M20摩擦型螺栓,孔径d 0=,P=155kN,u =12分;V=200 KN, T=200×250×103=50×106 Nmm 该螺栓连接安全; 3．图示工字型轴心受压柱,L 0x =6m,L 0y =3m,采用Q235钢材, f =215N/mm 2,x,y 轴均为b 类截面ϕ值见附表,截面无孔眼削弱,该柱能承受多大外荷载局部稳定是否合格12分 A=22×1×2+20×=5600 mm 2 根据整稳：KN Af N 9602155600797.0=⨯⨯==ϕ 根据强度：KN f A N n 12045600215=⨯== 所以该柱能承受的最大外荷载为N=960 KN 局稳验算：2.16235)1.010(7.10102)6220(=+〈=⨯-=yf t b λ 局部稳定合格;4．验算下面简支梁支座支撑加劲肋的承载能力,采用Q235钢材, f =215N/mm 2,f ce =325N/mm 2ϕ值见附表,荷载设计值q =125KN/m,F=200KN13分; （1） 端面承压强度验算： （2） 腹板平面外稳定验算： 查表：937.0=ϕ该支座支撑加劲肋安全;5．试验算图示压弯构件的稳定性;N=1000kN,F=100kN,采用Q235钢材,f =205N/mm 2,E=206×103N/mm 2,0.1=mx β,0.1=tx β,05.1=x γ,2354400007.12yyb f λϕ-=≤,跨中有一侧向支撑,截面几何特性：A=184cm 2,I x =120803cm 4,I y =17067cm 4 13分===63.96000yy y i l λ795.0=→y ϕ 平面内稳定验算：平面外稳定验算：982.04400031.6207.12354400007.122=-=⨯-=yy b f λϕ 该压弯构件满足稳定;一、填空题每空1分,共10分1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力 越弱 ;2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是 60h f ;3、焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度 相等 ;4、钢材牌号Q235－BF,其中235表示 屈服点数值 ,B 表示 质量等级 ,F 表示 沸腾钢 ;5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据 等稳定原则 导出的;6、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制 挠度 ,拉、压构件要限制 长细比 ;7、压弯构件在弯矩作用平面外的失稳变形形式是 弯扭屈曲 ; 二、选择题 每题1分,共10分 1、钢结构的主要缺点是 C ;A 结构的重量大B 造价高C 易腐蚀、不耐火D 施工困难多 2、钢材中硫的含量超过规定标准 D ;A 将提高钢材的伸长率B 将提高钢材的抗拉强度C 将使钢材在低温工作时变脆D 将使钢材在高温工作时变脆 3、角焊缝的最小焊脚尺寸表示式中t t h f ,5.1= B ;A 较薄板厚度 B 较厚板厚度 C 任意板厚4、下面的 B 情况应将其设计强度进行折减;A 动力荷载作用的构件B 单角钢单面按轴压计算稳定的构件C 有应力集中影响的构件D 残余应力较大的构件 5、验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时,计算公式中的长细比为 C ;A 绕强轴的长细比B 绕弱轴的长细比C 两方向长细比的较大值D 两方向长细比的较小值 6、格构柱设置横隔的目的是 D ;A 保证柱截面几何形状不变B 提高柱抗扭刚度C 传递必要的剪力D 上述三种都是 7、7、计算长度一定的轴心压杆回转半径增大,其稳定承载力 A ;A 提高B 降低C 不变D 不能确定8、支承加劲肋进行稳定计算时,计算面积应包括加劲肋两端一定范围内的腹板面积,该范围是 A ;A 15y wf t 235 B 13y w f t 235C 13235y w f tD 15235y w f t 9、计算梁的抗弯强度M W f x x n x x/()(.)γγ≤〉10,与此相应的翼缘外伸肢宽厚比不应超过 B ; 10、钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算 D ;A 强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形B 弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形、长细比C 强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、变形D 强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、长细比 三、简答题25分1、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类如何避免6分1螺栓杆被剪断；2挤压破坏；3板件被拉断；4板件端部剪切破坏；5栓杆受弯破坏1通过计算保证螺栓抗剪2通过计算保证螺栓抗挤压3通过计算保证板件有足够的拉压强度属于构件的强度计算4螺栓端距≥ ——避免钢板被拉豁2、螺栓在构件上的排列有几种形式应满足什么要求最小的栓距和端距分别是多少6分螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列;应满足三方面要求：①受力要求②施工要求③构造要求最小的栓距为03d ,最小的端距为02d3、为保证梁腹板的局部稳定,应按哪些规定配置加劲肋6分 ①当ywf t h 23580≤时,应按构造配置横向加劲肋； ②当yw y f t h f 235170235800≤<时,应按计算配置横向加劲肋；02d③ywf t h 235170>,应配置横向加劲肋和纵向加劲肋； ④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋 4、图示实腹式轴压柱截面,柱长细比5855＝，＝λλYx,钢材Q345,试判断该柱腹板的局部稳定有无保证如无保证应采取何种措施至少回答出二种方法7分 腹板高厚比为：该柱腹板的局部稳定无保证; 采取的措施：①可加大腹板厚度；②可设置纵向加劲肋; 四、计算题共55分1、验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度;2/160mm N f w f =,其他条件如图所示;无引弧板;12分解：kN V kNmM 200402.0200==⨯= 2分()2262/08.1818236087.02104067.026mm N L h M wf f =⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=σ()23/91.518236087.02102007.02mm N L h V w f f =⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯=τ6分4分 2、验算图示采用级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力;已知,构件接触面喷砂处理,钢材Q235-BF,构件接触面抗滑移系数μ＝,一个螺栓的预拉力设计值P ＝155 kN;13分 解： V=100 KN,1分 T=100×=25KNm1分KN p n N f bv 775.6215545.019.09.0=⨯⨯⨯==μ2分 KN y x Ty N ii Tx 45.45100450610010252262211=⨯+⨯⨯⨯=∑+∑=2分 KN y x Tx N ii Ty 73.225500050102562211=⨯⨯=∑+∑=2分KN n V N F 67.1661001===2分 KNN KN N N N N bV F Ty TX 775.6215.60)67.1673.22(45.45)()(22211211=<=++=++=3分该螺栓连接的强度满足;3、已知某轴心受压实腹柱AB, AB 长L=5m,中点L/2处有侧向支撑;采用三块钢板焊成的工字型柱截面,翼缘尺寸为300mm ×12mm,腹板尺寸为200mm ×6mm;钢材为Ｑ235 ,2/215mm N f =;求最大承载力?=N 局稳是否合格15分Q235钢b 类截面轴心受压构件稳定系数 57.44345235)585.025(33.5863500=⨯+>==w h解：截面积： 2846.0202.1302cm A =⨯+⨯⨯=1分惯性距： 43356.849812204.29124.2230cm I x =⨯-⨯=1分 43540012302.12cm I y =⨯⨯=1分回转半径： cm A I i x x 06.108456.8498===1分 cm A I i y y 02.8845400===1分 长细比： 70.4906.10500===x ox x i l λ1分,17.3102.8250===y oy y i l λ1分。
材料结构与性能试题及详细答案
一、名词解释（分）原子半径，电负性，相变增韧、气团原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分）答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分）答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分）答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间地界面具有较大地位向差.块是由惯习面相同且与母相取向关系相同地板条组成地，块与块地界面也具有较大地位向差.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体束地尺寸对强度和断裂地作用可视为“有效晶粒”地作用.马氏体束尺寸越小，马氏体地强度越高，从变形角度来讲，由于束界为了保持界面在变形过程中地连续性，在束界上将增殖位错.马氏体束尺寸越小，位错增殖就越困难，相应提高了材料屈服强度.块地尺寸大小对强度有显著影响，尺寸越小，马氏体强度越高.但是板条尺寸细化对钢地强度地影响作用不大，但可以显著提高韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体地冲及韧性取决于板条束地大小.马氏体束尺寸与断裂小刻面尺寸相近，它与断裂小刻面尺寸相近，与强度和冷脆转变温度均具有地关系.马氏体束地尺寸是控制韧性地重要组织因素.一个奥氏体晶粒内存在不同位向地板条束，板条束之间是大角度界面，裂纹扩展到束界时，为满足裂纹扩展地晶体学位向，必须改变扩展方向，结果增大了扩展阻力，提高断裂韧性.因此减小板条束尺寸，相当于减小断裂单元，对提高韧性有利.资料个人收集整理，勿做商业用途五、简述主要地贝氏体组织类型、结构特点以及强韧性.（分）答：钢中主要地贝氏体组织有：上贝氏体、下贝氏体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体.上贝氏体组织由大致平行排列地板条状铁素体和呈粒状或条状地渗碳体组成，光学显微镜下呈羽毛状，电子显微镜下，上贝氏体中碳化物分布在贝氏体铁素体条片间，大致平行于铁素体板条地方向.大致平行排列地上贝氏体铁素体构成束，不同束间位向差较大，板条间地位向差较小.资料个人收集整理，勿做商业用途下贝氏体组织也由贝氏体铁素体和碳化物组成，下贝氏体铁素体呈条片状，片与片之间相互交叉成一定角度.碳化物在铁素体内部析出，呈片状、短杆状或粒状，并与铁素体片条主轴呈°夹角.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体钢中含有一定量地硅或铝，贝氏体组织就由贝氏体铁素体和富碳地残余奥氏体组成，这种组织为无碳化物贝氏体.电镜下可发现，其残余奥氏体以薄膜状地形态存在于贝氏体铁素体条片间，还可能存在于贝氏体铁素体内.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体为贝氏体铁素体和岛状组织组成，岛状组织呈半连续长条形，近似平行地、有规则地排列在贝氏体铁素体基体上.岛状组织内部碳含量很高，可达贝氏体铁素体中碳含量地倍以上.资料个人收集整理，勿做商业用途贝氏体铁素体内存在较高密度地位错缠结，不出现孪晶，且碳含量很低.强度：贝氏体组织地强度主要与个因素有关：（）贝氏体铁素体板条束或板条尺寸，这与位错地可滑移长度有关；（）贝氏体铁素体板条内地位错亚结构；（）合金元素地固溶强化；（）碳化物颗粒地弥散强化.资料个人收集整理，勿做商业用途上贝氏体铁素体板条间地粗大碳化物可以通过阻碍板条内位错地滑移而提高强度，但碳化物弥散强化作用较低.下贝氏体中碳化物较弥散地分布在铁素体板条内，对强度地贡献较大.贝氏体铁素体板条宽度决定了对位错滑移地阻碍作用，宽度越小，贝氏体强度越高，板条束与强度地关系不大.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体中，除了贝氏体组织地一般强化机理外，岛地存在也起到强化作用，岛状组织总量增加、岛地尺寸及岛间距减小，均可增加强度.而岛地总量减少，尺寸减小和岛间距增加，韧性提高.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体地板条间或板条内存在稳定地残余奥氏体膜，它地存在使屈服强度有所降低，塑性增大.韧性：上贝氏体地韧性低于下贝氏体，原因：由于上贝氏体地形成温度较高，贝氏体铁素体板条以及贝氏体铁素体板条束地尺寸较大，而且有较粗大地碳化物分布在贝氏体铁素体板条间，导致裂纹容易形成与扩展，而下贝氏体地形成温度较低，贝氏体铁素体板条尺寸及板条束尺寸较小，碳化物也细小均匀地分布在铁素体板条内，使下贝氏体地强度和韧性均有提高.资料个人收集整理，勿做商业用途六、简述可热处理铝合金地组织结构与强化地关系（分）答：（）固溶强化溶质原子以置换或间隙形式固溶在基体中，由于溶质原子与基体原子地尺寸差别、模量差别或原子价态不同等因素，造成基体材料地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）析出强化铝合金经过固溶处理后获得过饱和固溶体，然后在一定温度和时间会发生分解，从基体中析出第二相，由于第二相析出造成地合金强化称为析出强化.第二相析出过程大致为：过饱和固溶体→区→θ’’→θ’→θ.资料个人收集整理，勿做商业用途在时效温度较低地情况下，区首先析出，随时效时间增加，强度增加，θ’’相较充分地析出时，硬度达到最大值，以后随时效过程地进行，硬度下降，主要为θ’相和平衡相θ析出，平衡相析出充分时，硬度最低.不同时效阶段，合金强化机理不同，但都和位错与第二相地交互作用有关.时效初期，第二相粒子尺寸较小，与基体保持共格关系，位错运动过程中能切过粒子.如果粒子长大超过一临界值尺寸，位错就不能切割粒子，强化作用按照奥罗万机制进行.资料个人收集整理，勿做商业用途（）位错强化指经过塑性变形地合金，由于基体内位错密度增加和位错亚结构地变化，增强了位错间地交互作用，提高了位错运动地阻力，结果使合金地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）晶界强化也可视为细晶强化，强化效果可用关系表示.随晶粒尺寸地减小，屈服强度提高，而且呈现明显地加工硬化现象.资料个人收集整理，勿做商业用途。
【高等教育】材料性能学练习题及参考答案1
《材料性能学》习题1一．选择题（本题包括15小题，每小题只有一个合适选项，每小题2分，共30分）1. 断裂力学主要用来处理（d ）方面的问题。
a) 低塑性材料抗断裂b) 高塑性材料抗断裂c) 含缺口材料抗断裂d) 含缺陷材料抗断裂2. 多晶体金属塑性变形的特点是（c ）。
a) 同时性b) 不协调性c) 非同时性d) 独立性3. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（a ）。
a) 高温b) 中温c) 常温d) 低温4. 表征脆性材料的力学性能的参量是（d ）。
a) E, σ0.2b)σb , δc) ν, ψd) E, σb5. 应力状态柔度系数最大的是（a ）。
a) 压b) 拉c) 扭d) 弯6. 与抗拉强度之间存在相互关系的是（a ）。
a) 布氏硬度b) 洛氏硬度c) 显微硬度d) 肖氏硬度7. 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8. 通常键强度高的材料，热膨胀系数；结构紧密的晶体，热膨胀系数（d）a)高小b)低小c)高大d)低大9. 疲劳裂纹最易在材料的什么部位产生（ a ）。
a) 表面b) 次表面c) 内部d) 不一定10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料（b ）。
a) 增大缺口半径b) 增大加载速度c) 升高温度d) 减小晶粒尺寸11.在实用温度范围内，随温度的升高，热导率，对多晶氧化物材料，含有气孔的不密实材料（a ）。
a) 减小增大b) 增大增大c) 减小减小d) 增大减小12. T为试验温度，T m为材料熔点，一般T/T m大于多少就属高温，就要考虑材料的高温力学性能（c ）。
a) 0.2~0.3 b) 0.3~0.4 c) 0.4~0.5 d) 0.5~0.613. 下列不属于电介质的击穿形式有（c ）。
a) 电击穿b) 热击穿c) 磁击穿d) 化学击穿14. 下列不属于铁磁性材料的是（b ）。
a) Fe b) Cu c) Ni d) Co15. 陶瓷坯体的热膨胀系数和釉层的热膨胀系数满足下列哪种关系有利于提高其机械强度（a ）。
《材料结构与性能》习题复习课程
《材料结构与性能》习题《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
材料结构与性能复习题答案(仅供参考)
1 钢分类的方法有哪几种钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素中强碳化物形成元素钢的分类方法有5种：1）按化学成分，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有普通钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢方法，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。
强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V中强碳化合物形成元素：W,Mo2 合金钢的主要优点是什么常用以提高钢淬透性的元素有哪些强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些提高回火稳定性的元素有哪些合金钢主要优点：优异的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。
提高钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V提高回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具有较高的回火稳定性；（3）含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷获得马氏体钢。
>1) 热处理目的是让碳及合金元素充分溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。
2) 由于合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。
因此，合金钢具有较高的回火稳定性。
3) 按照金相组织来看，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。
4）由于高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度大于临界冷却速度时，空冷即可获得马氏体。
《材料性能》题库
《材料性能》题库“材料性能”题库⼀、判断题1.⼀切物质都是磁质，都具有磁现象，只是对磁场的响应程度不同。
（）2.材料热膨胀系数与其结构致密度有关，结构致密的固体材料具有较⼤的热膨胀系数。
（）3.热传导过程是基于声⼦和电⼦发⽣的。
（）4.材料的折射率越⼤，其对光的反射系数越⼤。
（）5.具有对称中⼼的晶体不可能有热释电效应。
（）6.所有压电体均具有热释电效应。
（）7.双电桥法测定材料的电阻的精度⾼的原因是这种⽅法可以⽤于消除接触电阻。
（）8.光导纤维远距离传输信号的应⽤是基于全反射原理。
（）9.材料低于居⾥温度时，⾃发极化为零。
（）10.脆性断裂就是解理断裂。
（）11.应⼒状态软性系数越⼤，材料越容易产⽣塑性变形。
（）12.材料的刚性事表征材料弹性变形的抗⼒。
（）13.简谐振动模型适⽤于材料的热膨胀过程。
（）14.热量由⾼温向低温传递为⾃发的传导过程。
（）15.磁场可通过等离⼦体⽅式产⽣。
（）16.材料离⼦的极化率越⼤，折射率也越⼤。
（）17.铁电体、热释电体和压电体均为介电材料。
（）18.具有对称中⼼的晶体不可能有压电效应。
（）19.压电体均具有铁电性。
（）20.材料⾼于居⾥温度时，⾃发极化为零。
（）21.激光晶体是线性光学材料。
（）22.断⼝有韧窝存在，那么⼀定是韧性断裂。
（）23.材料弹性是表征材料弹性变形的抗⼒。
（）24.通常磨损过程分为稳定磨损和剧烈磨损两个阶段。
（）25.两接触物体受压⼒并作纯滚动时，接触应⼒的最⼤切应⼒产⽣于物体表⾯。
（）26.固体材料的真线膨胀系数是⼀个常数。
（）27.磁化强度是抵消被磁化铁磁物质剩磁所需的反向外磁场强度。
（）28.热释电体必定具有压电效应。
（）29.激光晶体可以⽤于改变任何强度光的频率。
（）30.光的波长与材料散射质点的⼤⼩越接近，材料对光的散射越⼩。
（）31.帕尔帖效应原理可以⽤于设计热电偶温度计。
（）32.安培伏特计法测定电阻时，毫伏计的阻值与被测电阻的阻值差别越⼩，测定结果越准确。
材料结构与性能历年真题
2009年试题1.一外受张应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm，宽10cm，厚0.1mm)，其中心部位有一裂纹(C=20μm)。
该材料的弹性模量为300GPa，(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。
a)计算该裂纹尖端应力强度因子KI(Y=)b)判断该材料是否安全？,可知，即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子，则材料不安全。
2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种？并说明它们的优缺点。
答：方法优点缺点单边切口梁法(SENB) 简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响，且过分要求窄的切口；②切口容易钝化而变宽，比较适合粗晶陶瓷，而对细晶体陶瓷测试值会偏大。
Vickers压痕弯曲梁法(SEPB)测试精度高，结果较准确，即比较接近真实值预制裂纹的成功率低；控制裂纹的深度尺寸较困难。
直接压痕法(IM)①无需特别制样；②可利用很小的样品；③测定HV的同时获得KIC，简单易行。
①试样表面要求高，无划痕和缺陷；②由于压痕周围应力应变场较复杂，没有获得断裂力学的精确解；③随材料性质不同会产生较大误差；④四角裂纹长度由于压痕周围残余应力的作用会发生变化；产生压痕裂纹后若放置不同时间，裂纹长度也会发生变化，影响测试精度。
3.写出断裂强度和断裂韧性的定义，二者的区别和联系。
答：断裂强度δr断裂韧性KIC定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力联系①都表征材料抵抗外力作用的能力；②都受到E、的影响，提高E、既可提高断裂强度，也可提高断裂韧性；③在一定的裂纹尺寸下，提高KIC也会提高δr，即增韧的同时也会增强。
区别除了与材料本身的性质有关外，还与裂纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关是材料的固有属性，是材料的结构和显微结构的函数，与外力、裂纹尺寸等无关4.写出无机材料的增韧原理。
答：增韧原理：一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构，从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉，而不致集中于裂纹扩展上；二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合，使裂纹不能再进一步扩展。
材料结构与性能试题及详细答案
《材料结构与性能》试题一、名词解释（20分）原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。
根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。
通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。
电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。
相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。
当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。
而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。
Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。
这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。
二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。
（15分）答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。
弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。
形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。
弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。
材料性能期末考试题及答案
材料性能期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性模量是指材料在弹性范围内，应力与应变的比值，其单位是：A. MPaB. GPaC. N/m²D. Pa2. 材料的硬度通常用来描述材料的：A. 韧性B. 强度C. 耐久性D. 抗划伤能力3. 材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时，体积或长度的相对变化率，其单位是：A. °C⁻¹B. K⁻¹C. °F⁻¹D. 1/°C4. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生永久变形的应力值，通常用下列哪个单位表示：A. MPaB. GPaC. N/m²D. Pa5. 材料的疲劳强度是指材料在循环载荷作用下，发生疲劳破坏的应力值，通常与下列哪个因素无关：A. 材料的微观结构B. 载荷的频率C. 材料的密度D. 环境温度二、填空题（每空2分，共20分）6. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生断裂。
7. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最小应力值而不发生永久变形。
8. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最小应力值而不发生塑性变形。
9. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生永久变形。
10. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生塑性变形。
三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述材料的疲劳破坏机理。
12. 解释什么是材料的蠕变现象，并简述其影响因素。
13. 描述材料的断裂韧性及其在工程应用中的重要性。
四、计算题（每题15分，共30分）14. 某材料的弹性模量为200 GPa，当其受到100 MPa的应力作用时，计算其应变值。
15. 假设有一块材料的屈服强度为300 MPa，若在循环载荷作用下，该材料的疲劳强度降低到200 MPa，计算其疲劳强度降低的百分比。
材料结构与性能题库答案2014
滑移[112]/6 或抽出一层面，相应的层错矢量是<112>/6 或<111>/3；层错为 2 个原子厚。 外禀层错: 堆垛发生两处不符合面心立方结构的堆垛， 在错排处构成三个原子层 的孪晶（其中两边最外层面是和原晶体共格的孪晶界面） 。这种层错称外禀层错。 外禀层错的堆垛顺序为 …ABCABCAB┇A┇CABCABC…；
1，1 。 112（完全）2（简略） ；
11m（完全）m（简略） ； 11
正交晶系点群有
2 2 （完全） （简略） 。 m m
222（完全）222（简略） ；
mm2（完全）mm2（简略） ；
四方晶系点群有
2 2 2 （完全）mmm（简略） 。 m m m
4（完全）4（简略）
422（完全）422（简略） ；
Im3 对应的点群为 m3，其完整形式为
2 3 ，晶体的点阵为体心立方结构。 m
在[001]方向有对称轴 2 及与之垂直的对称面 m； 在[111]方向有一倒转轴 3 ；
I41/amd 所对应的点群为 4/mmm， 其完整形式为
方结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 2 2 ， 晶体的点阵为体心四 m m m
在[001]方向有螺旋轴 41 及与之垂直的滑移面 a； 在[100]方向有对称轴 2 及与之垂直的对称面 m； 在[110]方向有对称轴 2 及与之垂直的。滑移面 d。
6。
5) 映转轴：又称旋转反映轴，是一种复合的对称元素。它的辅助几何要素为一 根假想的直线和垂直于直线的一个平面；相应的对称操作就是围绕此直线旋 转一定的角度及对于此平面反映的复合。映转轴有 1 ，m， 6 ， 4 ， 3 。 6）平移轴：为一直线，图形沿此直线移动一定距离，可使等同部分重合，亦即 整个图形复原。 7）螺旋轴：为晶体中一条假想直线，当晶体结构围绕此直线旋转一定角度，并 平行此直线平移一定距离后，结构中的每一质点都与其相同的质点重合。螺 旋轴可分为 21，31，32，41，42，43，61，62，63，64，65 等共 11 种。 8）滑移面：又称影像面，是晶体结构中一假想的平面，当结构沿此平面反映， 并平行此平面移动一定距离后，整个结构自相重合。滑移面有 5 种，分别为 a，b，c，n，d。
材料力学性能的试题集
判断1.由内力引起的内力集度称为应力。
（×）2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。
（√）3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。
（×）4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
（√）5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。
（×）6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。
（×）7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。
（×）8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。
（√）9.层错能低的材料应变硬度程度小。
（×）10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。
（×）11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。
（×）12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。
（√）13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。
（×）14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。
（√）15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。
（√）16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。
（×）17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。
（√）18.缺口截面上的应力分布是均匀的。
（×）19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。
（√）20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。
（×）21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。
工程材料习题与辅导第五版答案
(9) 一块纯铁在 912℃发生 Fe → Fe 转变时，体积将( 收缩
(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。 (11) 在铁碳合金室温平衡组织中，含 Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C )，含 Le′最多的 合金成分点为( 4.3%C )。 (12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为 80%，则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。 (13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工 (14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。 (15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。 (16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T 再=(0.35~0.4)T 熔 )。 (17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。 (18)在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C 的两相混合 物 ),不同点是 （ 屈氏体的片层间距小 ） 。 (19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 羽毛 )状，下贝氏体呈( 黑色针状 )状。 (20) 马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ） 、 （ 针状 ）两种。其中（ 板条马氏体 ） 的 韧性较好。 (21)钢的淬透性越高，则其 C 曲线的位置越（ 靠右 ）,说明临界冷却速度越（ 小 ） (22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种( 顺 )磁相，在磁 场中无磁性。 (23) 球化退火加温温度略高于 Ac1,以便保留较多的（ 未溶碳化物粒子 ）或较大的奥氏体 中的（ 碳浓度分布不均匀 ） ，促 进球状碳化物的形成。 (24)球化退火的主要目的是（ 降低硬度 ）,它主要适用于（ 过共析钢 ）钢。 (25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3 以上 30+50℃ )，过共析钢的正常淬火温度范 围是（ AC1 以上 30+50℃ ） 。 (26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 )，回火温度越高，钢的强度与硬度越( 低 )。 (27) 合金元素中，碳化物形成元素有( Mo，W，V，Nb，Ti )。 (28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn，P，B )。 （29) 除( Co )、( Al )外，几乎所有的合金元素都使 Ms、Mf,点下降，因此淬火后相同碳质量 分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体（ 多 ） ，使钢的硬度（下降） 。 （30）一些含有合金元素（ Mn，Cr，Ni ）的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除 第二类回火脆性，可采用( 快冷 )和( 加入 Mo 元素 )。
材料结构与性能考试题库
移分量为 t，平行于滑移面 G 的平移分量为 g2，则存在一平行于 G 的滑移 面 G’，它与滑移面 G’相距 t/2，滑移操作的平移分量为 g1 + g2。 四、计算 1. 在面心立方晶体中，把 2 个平行的同号螺位错从 100nm 推近到 8nm 作功多 少？已知 a＝0.3nm，G＝71010Pa。 2. 一个多晶体的晶粒直径为 50m，在晶粒中部有位错源，若在晶界萌生位错 所需的应力约为 G/10，问要多大的外力才能使晶界萌生位错？位错塞积群 中位错很多时，可以假设塞积群长度和位错源到领头位错的距离相同。位错 的柏式矢量 b＝0.3nm。ν 取 0.3，G=5×107 。
二空间群二空间群?空间群的定义空间群的定义?空间群所特有的微观对称元素空间群所特有的微观对称元素?空间群的表示符号及含义空间群的表示符号及含义国际符号熊夫利斯符号国际符号熊夫利斯符号?微观对称元素组合定律微观对称元素组合定律?简单空间群的推导简单空间群的推导?空间群和点群的区别与联系空间群和点群的区别与联系宏观对称性与微观对称性的区别与联系宏观对称性与微观对称性的区别与联系三无机晶体结构与分析三无机晶体结构与分析?常见的无机晶体结构常见的无机晶体结构?非点式对称性造成的系统消光非点式对称性造成的系统消光?反常散射破坏中心对称定律反常散射破坏中心对称定律?非中心对称性的物理性能判别非中心对称性的物理性能判别?电子密度函数及其性质和形式电子密度函数及其性质和形式?帕特森函数的物理意义基本特征帕特森函数的物理意义基本特征四晶体取向与多晶体织构四晶体取向与多晶体织构?取向分布函数取向分布函数?常见晶体织构体心立方金属轧制织构常见晶体织构体心立方金属轧制织构?标准极图的作法标准极图的作法五位错的弹性性质五位错的弹性性质?直螺位错的应力场和能量直螺位错的应力场和能量?直刃位错的应力场和能量直刃位错的应力场和能量?混型直位错的应力场混型直位错的应力场?混型位错的弹性应变能混型位错的弹性应变能?直位错间的交互作用及直位错间的交互作用及frank判据判据?两个平行螺位错间的交互作用两个平行螺位错间的交互作用?两个平行刃位错间的交互作用两个平行刃位错间的交互作用六实际晶体中的位错六实际晶体中的位错?面心立方结构中的部分位错面心立方结构中的部分位错?内禀层错和外禀层错内禀层错和外禀层错?面心立方结构晶体中主要位错的柏氏矢量和能量面心立方结构晶体中主要位错的柏氏矢量和能量?体心立方结构中的位错体心立方结构中的位错第二部分第二部分考试范围及基本题型考试范围及基本题型一名词解释一名词解释对称轴对称轴对称面对称面反轴反轴映转轴映转轴平移轴平移轴螺旋轴螺旋轴滑移面滑移面晶体对称定律晶体对称定律取向分布函数取向分布函数倍频效应倍频效应旋光性旋光性压电效应压电效应热电效应热电效应内禀层错内禀层错外禀层错外禀层错二分别解释下列符号表示的意义二分别解释下列符号表示的意义1
材料结构与性能 复习题
一、名词解释非晶体：是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。
液晶：具有液体的流动性，又具有晶体的某些各向异性的物质。
准晶：是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不作周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称（如5次对称轴）。
固溶体：两种以上的原子或分子溶合在一起时的状态统称为溶体。
玻璃态：当液体冷却到熔点，开始凝结成固体时，原子将依靠扩散排列成不仅具有短程有序而且具有长程有序的晶体。
金属合金：是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素构成的具有金属性质的物质。
晶体缺陷：晶体的缺陷是指实际晶体结构中和理想的点阵结构发生偏差的区域。
强度：金属材料在外载荷的作用下抵抗塑形变形和断裂的能力称为强度。
按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
弹性模量：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。
载流子：电流载体，称载流子。
在物理学中，载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。
在半导体物理学中，电子流失导致共价键上留下的空位（空穴引）被视为载流子。
金属中为电子，半导体中有两种载流子即电子和空穴。
在电场作用下能作定向运动的带电粒子。
如半导体中的自由电子与空穴，导体中的自由电子，电解液中的正、负离子，放电气体中的离子等。
超导体：在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零的物质。
一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。
耐热性：耐热性是指在受负荷下，材料失去其物理机械强度而发生形变的温度。
热稳定性：热稳定性则是指材料化学结合开始发生变化的温度。
氧指数：所谓氧指数就是规定的条件下，试样在氧气和氮气的混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度。
材料科学基础期末复习考试题
综合题一：材料的结构1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。
2按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。
N 1S2 2S2 2P3O 1S2 2S2 2P4 Si 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 Fe 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 3D6 4S2 Cu 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 3D10 4S1 Br 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3D10 4S2 4P53原子的结合键有哪几种？各有什么特点？金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？离子键：正负离子相互吸引；键合很强，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
共价键：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。
金属键：金属正离子于自由电子相互吸引；键合较强，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。
分子键：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。
氢键：类似分子键，但氢原子起关键作用XH-Y；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。
金属键是由自由电子和属离子之间的静电吸引力组合而成，没有饱和性和方向性，因此使金属具有导电的性质。
4 理解空间点阵、晶体结构、晶胞概念，理解三者之间的关系（区别联系）。
组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵.晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。
能够保持晶体结构的对称性而体积又最小称晶胞。
点阵+基元=晶体结构5 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？（说明这个是基础，可能不会直接让你标定六方指数，但是要掌握其他综合题目会考）晶面指数与晶向指数垂直6 画出Fcc（面心立方）晶体结构晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？密排面、密排方向，相应关系式。
工程材料力学性能考试题.doc
解释下列名词。
弹性比功：1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始型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，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。
循环韧性:4.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量型性变形，卸载后再同1侃加载，规定残余伸长应力增加；包申格效应：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.型性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
塑性：韧性：韧性：指金属材料断裂前吸收索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。
解理台阶8. 河流花样：8.河流花样：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：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-定品体学平面产生解理面的穿晶断裂，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：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。
穿晶断裂沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.切脆转变：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韧脆转变性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变1何谓拉伸断曰三要素？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，即所谓的断曰特征三要素。
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。
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。
材料结构试题及答案
材料结构试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料的微观结构主要包括哪些类型？A. 晶体结构B. 非晶体结构C. 以上都是答案：C2. 晶体结构中，原子排列最紧密的晶格类型是？A. 立方晶格B. 六角晶格C. 面心立方晶格答案：C3. 非晶体材料的典型特征是什么？A. 有序排列B. 无序排列C. 半有序排列答案：B4. 材料的宏观力学性能与微观结构的关系是？A. 无关B. 密切相关C. 有时相关答案：B5. 材料的热处理过程会影响其微观结构吗？B. 会C. 有时会影响答案：B6. 金属的塑性变形主要通过哪种方式实现？A. 弹性变形B. 位错滑移C. 相变答案：B7. 陶瓷材料的断裂通常是由哪种缺陷引起的？A. 晶界B. 位错C. 孔洞答案：A8. 金属材料的疲劳破坏通常发生在？A. 表面B. 内部C. 表面或内部答案：C9. 合金材料的强化机制主要包括哪些？A. 固溶强化B. 形变强化C. 以上都是答案：C10. 纳米材料的力学性能与常规材料相比有何特点？A. 更弱C. 无明显区别答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的微观结构可以通过______、______和______等方法进行观察。
答案：透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜2. 晶体材料的晶格常数是指______。
答案：晶格中原子间的平均距离3. 材料的硬度通常与______有关。
答案：微观结构4. 材料的断裂韧性是衡量材料______的重要指标。
答案：抗断裂能力5. 金属材料的屈服强度是指材料在______状态下的应力值。
答案：塑性变形6. 非晶态材料的原子排列具有______特征。
答案：长程无序7. 材料的导热性能与______有关。
答案：微观结构8. 材料的耐腐蚀性能通常与______有关。
答案：表面状态9. 材料的疲劳寿命可以通过______进行预测。
答案：S-N曲线10. 纳米材料的表面效应是指纳米尺度下材料的______特性。
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4. 在晶体中，只可能出现轴次为一次、二次、三次、四次和六次的对称轴，而 不可能存在五次及高于六次的对称轴。
5. 以三斜晶系为例，说明 1（C1）也满足群的定义。 6. 证明任何布拉菲点阵都具有中心反演的对称性。 7. 两个互相垂直的镜面决定了两个镜面交线上有一个 2 次轴。 8. 平移 T 与滑移面 G 斜交，如滑移面的平移分量为 g1, T 在垂直于滑移面的平
四、晶体取向与多晶体织构 • 取向分布函数 • 常见晶体织构（体心立方金属轧制织构） • 标准极图的作法
五、位错的弹性性质 • 直螺位错的应力场和能量 • 直刃位错的应力场和能量 • 混型直位错的应力场 • 混型位错的弹性应变能 • 直位错间的交互作用及 Frank 判据 • 两个平行螺位错间的交互作用 • 两个平行刃位错间的交互作用
称的点群。
6. 利用组合定律推导晶体学 32 种点群。
7. 用国际符号列举出所有 17 种二维空间群。
8. 试述晶体的微观对称元素及其含义。
9. 空间群所包含的所有对称元素及其含义。
10. 讨论滑移面造成的系统消光。
11. 讨论螺旋轴造成的系统消光。
12. 什么是取向函数分布法？ 13. 简述帕特森函数及其基本特征。 14. 电子密度函数的形式和意义是什么？ 15. 简述如何利用物理性能判别晶体的非中心对称性。 16. 简述体心立方金属轧制织构及影响因素 17. 试对内禀层错和外禀层错加以比较。 18. 列式表示混型位错的弹性应变能及位错总能量并简述各自的物理意义。 19. 写出直螺位错应力场的直角坐标表达式。 20. 分析两个平行螺位错间的交互作用？ 21. 利用外延推演法推导单斜晶系和正交晶系所包含的晶体学点群。 22. 列举面心立方结构晶体中主要位错及其柏氏矢量。 23. 写出直刃位错应力场的直角坐标表达式。 24. 试述体心立方晶体中可能存在的位错反应。 25. 如何表述两平行位错间的相互作用？ 六、作图题 1. 画出正交晶系布拉菲点阵的一个惯用晶胞(点群 D2h )，在其中标出对称元素，
二、分别解释下列符号表示的意义 1. Fmmm，I4/mmm，Pm3m，Im3，I41/amd。 2. P63/mmm，Pbnm，Pm3m，Im3，I41/amd。 3. Cn，Cnh，Cnv，Dn，Sn，T，O。 三 证明 1. 单斜晶系中 2 及 2 同时存在，则必有反演对称性。 2. 点阵垂直于 4 次轴的方向加一个 2 次轴，则必有另一个 2 次轴。
六、实际晶体中的位错 • 面心立方结构中的部分位错 • 内禀层错和外禀层错 • 面心立方结构晶体中主要位错的柏氏矢量和能量 • 体心立方结构中的位错
第二部分 考试范围及基本题型
一、名词解释 对称轴 对称面
反轴 映转轴 平移轴 螺旋轴 滑移面 晶体对称定律
取向分布函数 倍频效应 旋光性 压电效应 热电效应 内禀层错 外禀层错
移分量为 t，平行于滑移面 G 的平移分量为 g2，则存在一平行于 G 的滑移 面 G’，它与滑移面 G’相距 t/2，滑移操作的平移分量为 g1 + g2。 四、计算 1. 在面心立方晶体中，把 2 个平行的同号螺位错从 100nm 推近到 8nm 作功多 少？已知 a＝0.3nm，G＝71010Pa。 2. 一个多晶体的晶粒直径为 50m，在晶粒中部有位错源，若在晶界萌生位错 所需的应力约为 G/10，问要多大的外力才能使晶界萌生位错？位错塞积群 中位错很多时，可以假设塞积群长度和位错源到领头位错的距离相同。位错 的柏式矢量 b＝0.3nm。ν 取 0.3，G=5×107 。
材料结构与性能考试范围、大纲及题型
第一部分《材料结构与性能》复习提纲
一、晶体学点群 • 点群的定义 • 点群的对称元素及相应的对称操作 • 点群的表示方法(国际符号、熊夫利斯符号、习惯符号) • 宏观对称元素组合定律及点群推导方法 • 外延推演法推导晶体学点群 • 点群符号所表示的含义，能写出典型点群符号所包含的所有对称元素。
五、简单及论述题
1. 说出下列点群所包含的对称元素
2
mm2,
, mmm, 422
m
2. 用国际符号列举出所有 32 种点群。
3. 用国际符号列举出三方晶系、四方晶系和六方晶系所包含的所有点群，要求
写出完整形式和相对应的简略形式。
4. 利用对称元素组合定律推导包含对称轴与对称面组合的晶体学点群。
5. 列举出晶体的 32 种晶体学点群中的纯旋转点群、中心对称点群和非中心对
指出在正交晶系的其它两种点群 D2 和 C2v 中消失了哪些对称元素。 2. 作出 h0k0l0 标准极图并叙述详细步骤。
二、空间群 • 空间群的定义 • 空间群所特有的微观对称元素 • 空间群的表示符号及含义(国际符号、熊夫利斯符号) • 微观对称元素组合定律 • 简单空间群的推导 • 空间群和点群的区别与联系(宏观对称性与微观对称性的区别与联系)
三、无机晶体结构与分析 • 常见的无机晶体结构 • 非点式对称性造成的系统消光 • 反常散射破坏中心对称定律 • 非中心对称性的物理性能判别 • 电子密度函数及其性质和形式 • 帕特森函数的物理意义、基本特征