材料力學(xué)性能考試題與答案

1、07材料力學(xué)性能11得分一、填空：（每空1分，總分25分）1. 材料硬度的測定方法有2. 在材料力學(xué)行為的研究中，經(jīng)常采用三種典型的試樣進(jìn)行 研究，即、和。3. 平均應(yīng)力越高，疲勞壽命。4. 材料在扭轉(zhuǎn)作用下，在圓桿橫截面上無正應(yīng)力而只有 , 中心處切應(yīng)力為 , 表面處。5. 脆性 斷裂 的 兩種 方 式 為和。6. 脆性材料切口根部裂紋形成準(zhǔn)則遵循 斷裂準(zhǔn)則；塑性材料切口根部裂紋形成準(zhǔn)則遵循 斷裂準(zhǔn)則；7. 外力與裂紋面的取向關(guān)系不同，斷裂模式不同，張開型中外加拉應(yīng)力與斷裂面 ，而在滑開型中兩者的取向關(guān)系則為。8 .蠕變斷裂全過程大致由、和三個階段組成。9 .磨損目前比較常用的分類方法是按磨

2、損的失效機(jī)制分為、和腐蝕磨損等。10.深層剝落一般發(fā)生在表面強(qiáng)化材料的 區(qū)域。11.誘發(fā)材料脆斷的三大因素分別是、 禾廿二、選擇：(每題1分，總分15分)()1.下列哪項(xiàng)不是陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)a)耐高溫b)耐腐蝕c)耐磨損d)塑性好()2.對于脆性材料，其抗壓強(qiáng)度一般比抗拉強(qiáng)度a)高 b) 低 c) 相等 d) 不確定()3.用10mn直徑淬火鋼球，加壓3000kg,保持30s,測得的布氏硬度值為150的正確表示應(yīng)為 a) 150HBW10/ 3000/ 30 b) 150HRA3000 / 10 /30c) 150HRC30/ 3000/10 d) 150HBSI0 / 3000/30()4.對

3、同一種材料，35比3 10a)大 b) 小 c) 相同 d) 不確定()5.下列哪種材料用顯微硬度方法測定其硬度。a)淬火鋼件 b)灰鑄鐵鑄件c)退貨態(tài)下的軟鋼 d) 陶瓷()6.下列哪種材料適合作為機(jī)床床身材料a) 45 鋼 b) 40Cr 鋼 c) 35CrMo 鋼 d)灰鑄鐵()7.下列哪種斷裂模式的外加應(yīng)力與裂紋面垂 直，因而它是最危險的一種斷裂方式。a)撕開型b) 張開型c) 滑開型d) 復(fù)合型()8.下列哪副圖是金屬材料沿晶斷裂的典型斷口形貌a) b) c) d)()9.下列哪種材料中的彈性模量最高a)氧化鋁b) 鋼c) 鋁d) 銅()10.韌性材料在什么樣的條件下可能變成脆性材料

4、a)增大缺口半徑 b)增大加載速度c)升高溫度d)減小晶粒尺寸()11.應(yīng)力腐蝕門檻值正確的符號為a) K iscc b) Kh c) K ic d) CF()12.c m=0 , R=-1表示下列哪種循環(huán)應(yīng)力a)交變對稱循環(huán)b)交變不對稱循環(huán)c)脈動循環(huán) d)波動循環(huán)()13.為提高材料的疲勞壽命可米取如下措施a)引入表面拉應(yīng)力 b) 引入表面壓應(yīng)力c)引入內(nèi)部壓應(yīng)力d)弓I入內(nèi)部拉應(yīng)力()14.工程上產(chǎn)生疲勞斷裂時的應(yīng)力水 平一般都比條件屈服強(qiáng)度a)高 b) 低 c) 一樣 d) 不一定()15 .下列曲線中哪種為脆性材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線a)b) c) d)三、判斷：(每題1分，總分15分

5、)1.材料的力學(xué)行為與材料的力學(xué)性能是同一 概念。（ ） 2. 比例極限、彈性極限與屈服強(qiáng)度都是表 征材料對微量塑性變形的抗力，它們之間沒有質(zhì)的差異 而只有量的差別。（ ） 3. 壓縮可以看作是反向拉伸。因此，拉伸 試驗(yàn)時所定義的各個力學(xué)性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式， 在壓縮試驗(yàn)中基本上都能應(yīng)用。（ ） 4. 根據(jù)扭轉(zhuǎn)試樣的斷口特征，不能判斷斷 裂的性質(zhì)和引起斷裂的原因。（ ） 5. 評價陶瓷材料的強(qiáng)度一般用抗彎強(qiáng)度。（ ）6. K IC 為平面應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂韌性（ ） 7. 解理斷裂中，“河流”的流向與裂紋擴(kuò) 展方向相反，故可從“河流”的流向去尋找斷裂源。（ ） 8. Griffith 強(qiáng)度理

6、論指出，含裂紋板材的 實(shí)際斷裂強(qiáng)度與裂紋半長的平方根成正比。（ ） 9. 金屬材料的切口強(qiáng)度不是材料常數(shù)，切 口敏感度系數(shù)也不是材料常數(shù)。（ ）10. 塑性材料在平面應(yīng)力的切口根部裂紋 形成應(yīng)力大于平面應(yīng)變狀態(tài)下的。（ ） 11. 硬度越高，材料的耐磨性能越好。()12.高強(qiáng)度材料的切口敏感度低，低強(qiáng)度 高塑性材料的切口敏感度高，而脆性材料完全切口敏感 的。()13.金屬只有在特定介質(zhì)中才能發(fā)生腐蝕疲勞。()14.陶瓷材料的彈性模量比金屬材料的 高，且對氣孔敏感。()15.適量的微裂紋存在于陶瓷材料中將降低熱震損傷 性。四、名詞解釋：(每題3分，總分15分)1. 低溫脆性2. 應(yīng)力腐蝕斷裂3.

7、 形變強(qiáng)化4. 應(yīng)力強(qiáng)度因子5. 抗熱震性五、簡答：（總分20分）1.試畫出連續(xù)塑性變形強(qiáng)化材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線 解釋連續(xù)塑性變形強(qiáng)化工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化趨勢，并 說明如何根據(jù)應(yīng)力一應(yīng)變曲線確定材料的屈服強(qiáng)度（5分）2試用位錯增殖理論解釋多晶體金屬產(chǎn)生明顯物理屈服的現(xiàn)象（5分）3 .簡述 Kth及其工程實(shí)際意義.（5分）4.簡述蠕變中的強(qiáng)化與軟化過程（5分）六、計(jì)算：（10分）已知一構(gòu)件的工作應(yīng)力-=80 '-,裂紋長度24館朋，應(yīng)力場強(qiáng)度因子 2巾：鋼材瓦隨增加而下降，其變化如下表所示:口漲Pq001100121300 00140015若按屈服強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)門二,試找出既保證

8、材料強(qiáng)度儲備 又不發(fā)生脆性斷裂的鋼材強(qiáng)度。若'=時，上述材料是否滿足要求（10 分）材料2007年“材料力學(xué)性能”試卷 A標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題1壓入法，回跳法，刻畫法2 光滑試樣，切口試樣，帶裂紋試樣3. 越低4. 切應(yīng)力，零，最大5. 穿晶斷裂，沿晶斷裂6. 正應(yīng)力，正應(yīng)變7. 垂直，平行8. 減速蠕變階段，恒速蠕變階段，加速蠕變階段9. 黏著磨損，磨料磨損（微動磨損，沖蝕磨損，接觸疲勞磨損也可）10. 過渡區(qū)11. 切口，低溫，高速加載二、選擇題1-5 d a d a d 6-10 d b c a b 11-15 a a b b a三、判斷題1-5 X V V X V 6-

9、10 X X X X V 11-15 V X V V X四、名詞解釋1、低溫脆性：一些具有體心立方晶格的金屬，當(dāng)溫度降低到某一溫度時，由于塑性 降低到零而變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種現(xiàn)象稱為低溫脆性。2、應(yīng)力腐蝕斷裂：材料在靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。3、形變強(qiáng)化：絕大多數(shù)金屬材料在室溫下屈服后，要使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行，必須不 斷增大應(yīng)力，所以在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為流變應(yīng)力不斷上升。這種現(xiàn)象稱為形變 強(qiáng)化。4、 應(yīng)力強(qiáng)度因子：反映了裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場的強(qiáng)度，故稱為應(yīng)力強(qiáng)度因子。（它 綜合反映了外加應(yīng)力裂紋長度對裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度的影響。）5、抗熱震性：材料承受溫度驟變而不破壞的能力稱為

10、材料的抗熱震性。五、簡答題1、答：連續(xù)塑性變形強(qiáng)化材料的應(yīng)力一應(yīng)變曲線如右圖所示（ u 屈服強(qiáng)度：工程上通常以產(chǎn)生 勺殘留變形時的應(yīng)力記為屈服強(qiáng)度。答或做圖均可）（2分）工程應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈先升后降的趨勢，這與工程應(yīng)力的定義有關(guān)，并的本性。具體解釋為：當(dāng)拉伸應(yīng)力超過彈性極限時，便在試件標(biāo)據(jù)內(nèi) 的最弱部位產(chǎn)生塑性變形，并使該部位的材料發(fā)生變形強(qiáng)化， 從而增大材料進(jìn)一步塑性變形的抗力，這時，只有提高應(yīng)力， 才能在次弱部位產(chǎn)生塑性變形，材料隨即有在此處強(qiáng)化，因此， 在曲線上表現(xiàn)為隨應(yīng)變的增大，應(yīng)力也在連續(xù)的升高，一直到 b 點(diǎn)，到達(dá) b 點(diǎn)后， 材料的變形強(qiáng)化已不能補(bǔ)償由于橫截面積的減小而引起的承載

11、能力的下降， 因而在曲線 上表現(xiàn)為下降。 （3 分）2、 答：金屬材料塑性應(yīng)變速率與可動位錯密度 p、位錯運(yùn)動速率 v及柏氏矢量 的關(guān)系式為 b . 由于變形前的材料中可動位錯很少，為了適應(yīng)一定的宏觀變形速 率的要求，必須增大位錯運(yùn)動速率。而位錯運(yùn)動速率又取決于應(yīng)力的大小，其關(guān)系式為（/ o）m.于是，要增大位錯運(yùn)動速率，就必須有較高的外應(yīng)力， 就出現(xiàn)了上屈服點(diǎn)。（3分）接著發(fā)生塑性變形，位錯大量增殖，p增大，為適應(yīng)原先的形變速率，位錯運(yùn)動速率必然大大降低，相應(yīng)的應(yīng)力也就突然降低，出現(xiàn)了屈服降落現(xiàn)象。（2分）3、 答： Kth是疲勞裂紋不擴(kuò)展的 K臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，即：K<

12、 Kh時，裂紋不擴(kuò)展； K<A Kh，裂紋開始擴(kuò)展，表示材料阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的性 能，也是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，其值越大，阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的阻力就越大，材料1/2性能就越好。（3分）A K= YAc a <A Kh，根據(jù)該式，若已知裂紋件的裂紋尺寸a和材料的疲勞門檻值A(chǔ) Kth，就可求得該件無限疲勞壽命的承載能力。若已知裂紋件的 工作載荷Ac和A Kh，即可求得裂紋的允許尺寸。（2分）4、答：蠕變過程中位錯因受到各種障礙的阻滯產(chǎn)生塞積現(xiàn)象，滑移便不能繼續(xù)進(jìn)行。只有施加更大的外力才能引起位錯重新運(yùn)動和繼續(xù)變形，這就是強(qiáng)化。（2分）但蠕變式在恒應(yīng)力下進(jìn)行的，位錯可借助于熱激活來克服某些障礙，使得變形不斷產(chǎn)生，這 就是軟化。（ 2 分）在整個蠕變過程中，材料的強(qiáng)化和軟化過程是一起發(fā)生的。（ 1 分）六、計(jì)算題答：（1）保證材料強(qiáng)度儲備的判據(jù)為：cw c = c n（2分）所以 c =n c > n c當(dāng)門=時，cX 800=1120 (MPa(1 分)當(dāng)門