材料力学性能_moni试题 (1)

材料力学性能1
一、填空：（每空1分,总分25分）
1. 高塑性材料延伸率的测量中，δ5和δ10中的大者为________。

2. 材料硬度的测定方法有、和。

3.弹性不完善性主要包括和。

4.工程应用中，常根据断裂前是否发生宏观的塑性变形，把断裂
分成和两大类。

5.研究裂纹体的低应力脆断，主要采用的分析方法有___
____和____ ____。

6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；
塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；
7.典型的疲劳断口具有三个形貌不同的区域，即、
及。

8．蠕变断裂全过程大致由、和
三个阶段组成。

9．应力腐蚀断裂的断裂力学测试方法主要有和。

10．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分
11．在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、、。

二、选择：（每题1分，总分15分）
（）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点
a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好
（）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度
a) 高b) 低c) 相等d) 不确定
（）3.今欲用冲床从某薄钢板上冲剪出一定直径的孔，在确定需多大冲剪力时应采用材料的力学性能指标为
a) 抗压性能 b) 弯曲性能
c) 抗剪切性能 d) 疲劳性能
（）4.工程中测定材料的硬度最常用
a) 刻划法 b) 压入法 c) 回跳法 d) 不确定
（）5. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于
a) 高温 b) 中温 c) 常温 d) 低温
（）6.机床底座常用铸铁制造的主要原因是
a) 价格低，内耗小，模量小
b) 价格低，内耗小，模量高
c) 价格低，内耗大，模量大
d) 价格高，内耗大，模量高
a) 韧性断裂 b) 脆性断裂
c) 塑性变形 d) 最大正应力增大
（）8. 下列哪副图是金属材料沿晶断裂的典型断口形貌
a) b) c) d) （）9. 裂纹体变形的最危险形式是
a)张开型 b) 滑开型 c) 撕开型 d) 混合型（）10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料
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．腐蚀疲劳正确的简称为
a) SCC b) CF c) AE d) HE
（）12．高强度材料的切口敏感度比低强度材料的切口敏感度
a) 高b) 低c) 相等d) 无法确定
（）13．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施
a)引入表面拉应力 b) 引入表面压应力
c) 引入内部压应力 d) 引入内部拉应力
屈服强度
a) 高 b) 低 c) 一样 d) 不一定
（ ）15．下列摩擦实验的示意图中，销盘式磨损实验示意图为
a) b) c) d)
三、判断：（每题1 分，总分15分）
（ ）1.材料的力学行为与材料的力学性能是同一概念。

（ ）2. 比例极限、弹性极限与屈服强度都是表征材料对微量塑
性变形的抗力，它们之间没有质的差异而只有量的差别。

（ ）3. 压缩可以看作是反向拉伸。

因此，拉伸试验时所定义的
各个力学性能指标和相应的计算公式，在压缩试验中基
本上都能应用。

（ ）4. 材料的硬度与抗拉强度之间为严格的线性关系。

（ ）5. 减少弹性后效的办法是长时间退火。

（ ）6. 微孔聚集型断裂（韧窝断裂）并不一定是韧性断裂，也
可能在宏观上表现为脆性断裂。

（ ）7. 解理断裂中，“河流”的流向与裂纹扩展方向相反，故
可从“河流”的流向去寻找断裂源。

（ ）8. Griffith 强度理论指出，含裂纹板材的实际断裂强度与
（）9. 金属材料的切口强度不是材料常数，而切口强度比是材料常数。

（）10.冲击载荷具有能量特性，与零件的断面积、形状和体积有关。

（）11.裂纹扩展方向与疲劳条带的方向垂直。

（）12. 热暴露后所有的力学性能都下降。

（）13. 金属只有在特定介质中才能发生腐蚀疲劳。

（）14. 两种互溶性大的材料（相同金属或晶格类型，晶格间距，电子密度，电化学性质相近的金属）所组成的摩
擦副，黏着倾向大，容易引发黏着磨损。

（）15. 适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将提高热震损伤性。

四、名词解释：（每题3 分，总分15分）
1.失效
2.强度
3. 包申格效应
4．应力强度因子
5．抗热震性
五、简答：（总分20分）
1.试画出连续塑性变形强化材料的应力—应变曲线?并说明如何根据应力—应变曲线确定材料的屈服强度？（5分）
2.试用位错增殖理论解释多晶体金属产生明显物理屈服的现象？（6分）
3．冲击韧性值在工程中有什么实用价值? （4分）
4．疲劳失效过程可分成哪几个阶段?并简述各阶段的机制。

（5分）
六、计算：（10分）
已知一构件的工作应力σ=700MPa,裂纹长度2a=6mm ，应力场强度因子K Ⅰ=2σ•a 1/2,现有5种钢材，各钢材的K ⅠC 随σ
0.2增加而下
降，其变化如下表所示：
若按屈服强度计算的安全系数n =1.4，试找出既保证材料强度储备又不发生脆性断裂的钢材强度。

若n =1.6时，上述材料是否满足要求?
一、填空：（每空1分,总分25分）
1.δ
5
2.显微、显微维氏、显微努氏
3.弹性后效、弹性滞后
4.韧性断裂、脆性断裂
5．能量分析法、应力分析法
6. 正应力，正应变
7. 疲劳源，疲劳区，瞬断区
8. 减速蠕变、恒速蠕变（稳态蠕变阶段）、加速蠕变
9. 恒载荷法、恒位移法
10．黏着磨损、磨料磨损（也可填微动磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损等）11．光滑试件、切口试件、带裂纹试件
二、选择：（每题1分，总分15分）
1. d
2. a
3. c
4. b
5. a
6. c
7. b
8. c
9. a 10. b
11．b 12．a 13．b 14．b 15．a
三、判断：（每题1 分，总分15分）
1. X
2.√
3. √
4. X
5.√
6.√
7.×
8. X
9. X 10. √
11.√ 12. X 13. X 14. √ 15. √
四、名词解释：（每题3 分，总分15分）
1.失效：就是机械零件丧失规定功能的现象。

2.强度：材料对塑性变形和断裂的抗力。

3. 包申格效应：金属材料预先经少量塑性变形后再同向加载，弹性极限与屈服强度升高；若反向加载，则弹性极限和屈服强度降低，这一现象称为包申格效应。

4．应力强度因子：反映了裂纹尖端区域应力场的强度，故称为应力强度因子。

（它综合反映了外加应力裂纹长度对裂纹尖端应力场强度的影响。

）
5．抗热震性：材料承受温度骤变而不破坏的能力称为材料的抗热震性。

五、简答：（总分20分）
1．试画出连续塑性变形强化材料的应力—应变曲
线?并说明如何根据应力—应变曲线确定材料的
屈服强度？（5分）
屈服强度：工程上通常以产生0。

2%的残留变形时的应力记为屈服强度。

（2.5分；文字回答或做图均可）
2. 用位错增值理论解释物理屈服现象的本质。

（6分）
答：金属材料塑性应变速率ε与可动位错密度ρ、位错运动速率ν及柏氏矢量的关系式为ρνεb =.由于变形前的材料中可动位错很少，为了适应一定的宏观变形速率的要求，必须增大位错运动速率。

而位错运动速率又取决于应力的大小，其关系式为m )/(0ττν=.于是，要增大位错运动速率，就必须有较高的外应力，就出现了上屈服点。

（3分）接着发生塑性变形，位错大量增殖，ρ增大，为适应原先的形变速率，位错运动速率必然大大降低，相应的应力也就突然降低，出现了屈服降落现象。

（3分）
3．冲击韧性值在工程中有什么实用价值? （4分）
答：①评定原材料的冶金质量和热加工后的半成品质量，通过测定冲击韧性和断口分析，可揭示原材料中夹渣、气泡、偏析、严重分层等冶金缺陷和过热、过烧、回火脆性等锻造以及热处理缺陷等；（1分）
②确定结构钢的冷脆倾向及韧脆转变温度；（1分）
③冲击韧性反映着材料对一次和少数次大能量冲击断裂的抗力，因而对某些在特殊条件下服役的零件，如弹壳、防弹甲板等，具有参考价值：（1分） ④评定低合金高强钢及其焊缝金属的应变时效敏感性。

（1分）
4．疲劳失效过程可分成哪几个阶段?并简述各阶段的机制。

（5分）
答：疲劳失效过程可以分为三个主要阶段：①疲劳裂纹形成；（1分）②疲劳裂纹扩展；（1分）③当裂纹扩展达到临界尺寸时，发生最终的断裂。

（1分）
疲劳微裂纹的形成可能有三种方式：表面滑移带开裂、夹杂物与基体相界面分离或夹杂物本身断裂，以及晶界或亚晶界开裂。

微裂纹只有穿过晶界，才能与相邻晶粒内的微裂纹联接，或向相邻晶粒内扩展，以形成宏观尺度的疲劳裂纹。

（1分） 疲劳裂纹扩可分为两个阶段。

第I 阶段，裂纹沿着与拉应力成45o 的方向，即在切应力最大的滑移面内扩展。

第I 阶段裂纹扩展的距离一般都很小，约为2－3个晶粒。

第II 阶段，裂纹扩展方向与拉应力垂直。

在电子显微镜下可显示出疲劳条带。

（1分）
六、已知一构件的工作应力σ=700MPa,裂纹长度2a=6mm ，应力场强度因子K Ⅰ=2σ•a 1/2,现有5种钢材，各钢材的K ⅠC 随σ0.2增加而下降，其变化如下表所
答：（1）保证材料强度储备的判据为：σ≤[σ]=σ
0.
2
/n （2分）
所以σ
0.
2
=n[σ]≥nσ
当n=1.4时，σ
0.
2
≥1.4×700=980（MPa）（1分）
当n=1.6时，σ
0.
2
≥1.6×700=1120（MPa）（1分）
（2）保证材料不发生脆性断裂的判据为：K
Ⅰ≤K
ⅠC
（2分）
K
Ⅰ
=2σa1/2=2×700×（3×10-3）1/2=76.68（MPa·m1/2）（2分）（3）根据上述两个判据确定满足要求的钢材为：
当n=1.4时，钢材1与钢材2满足要求；（1分）
当n=1.6时，钢材2满足要求；（1分）。