材料力学性能思考题

填空：
1．影响材料弹性模数的因素有、、、、、等。

2．提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的，或降低。

3．退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。

4．金属材料常见的塑性变形机理为晶体的和两种。

5．多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的及各晶粒变形的的特点。

6．影响金属材料屈服强度的因素主要有、、、、等。

7．产生超塑性的条件是（1）；（2）；
（3）。

8．材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和；按照微观断裂机理分为和；按作用力的性质可分为和。

9.包申格效应：金属材料经过的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力；，规定残余伸长应力的现象。

10．剪切断裂的两种主要形式为、和。

11．解理断口的基本微观特征为、和。

12．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。

13．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、
和。

14.材料在受到应力作用时压力状态最硬，其分量为零，材料最易发生，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。

时，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。

一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；
材料的硬度试验属于状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。

15. 材料缺口敏感性除与材料本身性能、压力状态（加载方式）有关外，还与、、有关。

16. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，按加载方式基本上可以分为
和两大类，在压入法中，根据加载速率的不同又分为
和。

17. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样，所测得的冲击吸收功分别用标记。

18. 影响材料低温脆性的因素有、、
、、、等。

19. 根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有、和。

20. 疲劳破坏形式按应力状态分为、、、及。

按应力高低和断裂寿命分为
和。

21. 典型的疲劳断口具有、、三个特征区。

22. 疲劳条带是疲劳断口的特征，贝纹线是断口的特征。

23. 金属材料的疲劳过程也是裂纹的和过程。

24. 材料疲劳抗力指标主要有、、
及等。

25. 材料的疲劳强度不仅与载荷条件有关，还受材料、
、、、等因素的影响。

26. 常用的接触疲劳试验机包括、、三种。

27. 机件的失效形式主要有、、三种。

28.低碳钢的力伸长曲线包
括、、、
等四个阶段。

29.理想弹性材料的特征为①、②、
③。

30.粘弹性是指恒应变下的和恒应力下的。

31.内耗又称为或。

可用面积度量；
32.应变硬化是由塑性变形过程中的滑移和滑移造成的。

应变硬化指数与金属材料的层错能有关，层错能低者n值。

冷加工状态n 值。

晶粒粗大材料n值。

33.扭转试验时与周线呈45º角方向的应力作用面上正应力最。

与周线平行或垂直方向的应力作用面切应力最。

34. 弹性后效：加载或卸载时，应变落后于而和有关的，加载时，称其为“”，卸载时称其为“”。

35. 应力状态软性系数：试样在变形过程中，和
的比值。

36.微孔聚集型断裂是包括微孔、直至断裂的过程。

37. 的与的的比值。

称为“缺口敏
感度”。

38.材料在作用下，抵抗的，称为“断裂韧度”。

39.金属材料在作用下，常见的三种失效形式以及和。

40．包申格应变是在下，拉伸卸载后第二次与拉伸卸载
后第二次两曲线之间的应变差。

41.由于的存在，在作用下，上的发生变化的现象，被称为“缺口效应”。

42. 洛氏硬度是在一定的下，将120º角的压入工件表面，用所得的来测量的工艺方法。

43.低温脆性是的下降，材料由转变为的现象。

44.解理断裂的基本特征是，它是由大量的汇合而成。

概念：
1.韧脆转变：
2. 循环内耗：
3.解理裂纹：
4.弹性：
5.低温脆性：
6.低应力脆断：
7.过载持久值：
8. 粘弹性：
9.穿晶裂纹：
10.疲劳缺口敏感性：
11.韧脆转变温度：
12.循环韧性：
13.解理刻面：
14.韧性：
15.蓝脆：
16.小范围屈服：
17.有效裂纹长度：
18. 缺口敏感度：
19.穿晶断裂：
20.解理断裂：
二、说明下列力学性能指标的意义：
σbc ；σpc ；σpb ；σbb ；τs ；τp0.3；τb ；γmax ；280HBS10/3000/30；500HBW5/750；HR30N ； HV ；HK ；HS ；q e ；A KV (CVN) ；A KU , a KV ；a KU , V 15TT, FATT50；NDT, FTE,FTP ；
K Ic ；G Ic ；J Ic ；δc ；σ-1，σ-1P ,σ-1N ,τ-1,q f ,ΔK th ,da/dN, sh σ；T εσ&；T τδσ/；T τσ 。

三、分析问答题
第一章
1.材料的弹性模数主要取决于什么因素？为何说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？
2. 决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？提高金属材料的屈服强度有哪些方法?
7. 何为拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口的形态的因素有哪些？ 8、为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义?
9.包申格效应有何意义？工程中对机件会产生哪些影响？
10.试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力－伸长曲线图上的区别？为什么？
11. 试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？
12. 常温静拉伸试验可确定金属材料的哪些性能指标？说出这些指标的符号定义、意义。

16．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。

18.试分析金属材料在屈服阶段为何存在上下屈服点？
25.循环韧性有何工程意义？选择音叉需要选择循环韧性高的还是低的材料？
第二章
1. 布氏硬度与洛氏硬度可否直接比较？
2. 缺口对材料的拉伸力学性能有什么影响？ 4. 什么叫金属的缺口效应？
5.金属材料在受到扭转、单向拉伸、三向等拉伸、单向压缩、两向压缩、三向压缩应力作用时，其应力状态软性系数分别为多少？ 7.缺口试样拉伸时应力分布有何特点？
8.试综合比较光滑试样轴向拉伸、缺口试样轴向拉伸和偏斜拉伸试验的特点
13. 布氏硬度与洛氏硬度的测量方法有何不同？280HBS10/3000/30与500HBW5/750代表什么意思？HRA 、HRB 、HRC 分别用于测量何种材料的硬度？
第三章
1. 试说明低温脆性的物理本质及其影响因素？
3.为何讲冲击韧性无物理意义，有实际意义？主要有哪些用途？
5．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脆性，为什么？ 9．为什么通常体心立方金属显示低温脆性，而面心立方金属一般没有低温脆性?
第四章
1. 说明K
I 和K
Ic
的异同。

7.为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据？
8.试述应力场强度因子的意义及典型裂纹KⅠ的表达式
9.试述K判据的意义及用途
10.试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素，在什么条件下需考虑塑性区的影响对K
Ⅰ
进行修正？
15. 张开型、滑开型和撕开型哪种断裂方式最危险？
18.试述影响KⅠc和A kV的异同及其相互之间的关系
24．什么叫断裂韧性？它与应力场强度因子有何联系与区别？
第五章
1.轴对称循环应力的平均应力、应力幅和应力比分别为多少？
4. 疲劳宏观断口上的贝纹线与微观断口的条带有什么区别？
7.试述金属疲劳断裂的特点
第六章
1.粘着磨损与氧化磨损有何区别，分别随滑动速度和载荷如何变化？
2.摩擦副材料的硬度一般较测试材料高，请问为何一般不能选择同种材料作摩擦副？
6.耐磨性一般如何测量？
7.磨损量的测定方法有哪两种？
第七章
1.试说明材料的持久强度极限是如何由实验方法测得的？
2.试说明使材料产生稳态蠕变速率的蠕变极限是如何由实验方法测得的？
4．解释材料高温蠕变现象的理论主要有哪些？
6. 试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。

10. 材料的高温性能包括哪些？
四、计算
1. 通常纯铁的γ
s =2J/m2,E=2×105MPa,a
=2.5×10-10m，试求其理论断裂强度σ
m。

2. 若一薄板内有一条长3毫米的裂纹，且a
=3×10-8mm，试求脆性断裂时的断
裂应力σ
c （设σ
m
=E/105MPa）。

3. 有一材料E=2×1011N/m2, γ
s
=8N/m,试计算在 7×107N/m2的拉力作用下，该材料的临界裂纹长度？
11．一直径为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e；
(3)在该载荷作用下的名义应力σ与名义应变δ。

五、分析
1. 某校力学性能试验室装有液压万能实验机、扭转试验机和疲劳试验机等设备，今欲测定下列材料的塑性：（1）40CrNiMn调质钢试样,（2）20Cr渗碳淬火钢试样,（3）W18Cr4V钢淬火回火试样，（4）灰铸铁试样，可分别采用哪种试验机？采用何种试验方法？为什么？
4. 现需检验一下材料的冲击韧性，问哪些材料需要开缺口？哪些材料不要开缺口？W18Cr4V,Cr12MoV,3Cr2W8V,40CrNiMo,30CrMnSi,20CrMnTi,铸铁。

8．试比较材料的冲击韧性和断裂韧性这两个性能指标，它们有哪些相似的地方?为什么有这种定性的变化关系?在工程应用上断裂韧性是否可以完全代替冲击韧性，还是两者有互补作用，因而需同时采用它们?。